Thiết kế cung cấp điện cho Xí nghiệp may Mountech - Đồ án tốt nghiệp Đại học Mở TP.HCM

Đồ án tốt nghiệp chuyên sâu về thiết kế hệ thống điện nhà máy may Mountech. Phân tích các bước thực hiện từ khảo sát, tính toán tải đến lựa chọn thiết bị và

• Tác giả: Nguyễn Duy Quang
• Người hướng dẫn: PGS.TS. Phan Quốc Đông
• Trường học: Trường Đại học Mỏ - Địa chất Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện
• Đề tài: Thiết kế hệ thống điện cho xưởng may Mountech
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về thiết kế hệ thống điện nhà máy may Mountech

Thiết kế hệ thống điện cho nhà máy may Mountech là đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ kỹ thuật điện, thực hiện tại Khoa Xây dựng và Điện, Đại học Bách khoa TP.HCM. Đồ án do sinh viên Nguyễn Duy Quang thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Phan Quốc Dưỡng, hoàn thành tháng 02 năm 2012. Điện năng đóng vai trò quan trọng trong mọi hoạt động sản xuất công nghiệp. Thống kê cho thấy khoảng 70% điện năng được tiêu thụ trong các xí nghiệp, nhà máy công nghiệp. Việc cung cấp điện liên tục, tin cậy và hợp lý cho nhà máy may Mountech giúp đảm bảo sản xuất ổn định, nâng cao hiệu quả kinh doanh. Hệ thống điện phải đáp ứng các yêu cầu về kinh tế, độ tin cậy, thuận tiện vận hành sửa chữa và khả năng mở rộng trong tương lai. Đồ án này áp dụng các phương pháp tính toán tiêu chuẩn để thiết kế mạng điện hạ thế phù hợp với đặc thù sản xuất của nhà máy may công nghiệp.

1.1. Giới thiệu công ty Mountech và quy trình công nghệ

Công ty Mountech là doanh nghiệp chuyên sản xuất các sản phẩm may mặc, hoạt động trong ngành công nghiệp nhẹ. Nhà máy sử dụng nhiều loại máy móc thiết bị tiêu thụ điện năng lớn như máy may công nghiệp EFKA, máy cắt, máy ủi hơi và hệ thống chiếu sáng. Quy trình công nghệ may bao gồm các công đoạn cắt vải, may ráp, hoàn thiện sản phẩm và đóng gói. Mỗi công đoạn sử dụng thiết bị điện có công suất và hệ số nhu cầu riêng, đòi hỏi việc tính toán phụ tải chi tiết cho từng nhóm máy để đảm bảo hệ thống điện hoạt động hiệu quả.

1.2. Mục tiêu và phạm vi thiết kế hệ thống điện

Mục tiêu chính của đồ án là thiết kế hệ thống cung cấp điện đáp ứng đầy đủ nhu cầu sử dụng điện của nhà máy may Mountech. Phạm vi thiết kế bao gồm xác định tâm phụ tải, tính toán hệ thống chiếu sáng, xác định phụ tải tính toán cho toàn nhà máy và lựa chọn máy biến áp phù hợp. Đồ án cũng tính toán dây dẫn, thiết bị bảo vệ và hệ thống nối đất. Các phương pháp tính toán dựa trên tiêu chuẩn Việt Nam về cung cấp điện công nghiệp, đảm bảo hệ thống vận hành an toàn, ổn định và kinh tế.

II. Phân tích và xác định phụ tải nhà máy may Mountech

Xác định phụ tải là bước quan trọng nhất trong thiết kế hệ thống điện nhà máy. Phụ tải tính toán quyết định dung lượng máy biến áp, tiết diện dây dẫn và thiết bị bảo vệ. Đối với nhà máy may Mountech, phụ tải bao gồm hệ thống chiếu sáng và các nhóm máy sản xuất. Phương pháp xác định phụ tải sử dụng hệ số nhu cầu Ksd và hệ số đồng thời Kmax. Hệ số nhu cầu phản ánh tỷ lệ giữa công suất sử dụng thực tế và công suất danh định của thiết bị. Hệ số đồng thời tính đến khả năng không phải tất cả thiết bị đều hoạt động đồng thời. Việc phân loại phụ tải theo nhóm thiết bị giúp tính toán chính xác hơn. Các nhóm chính bao gồm máy may công nghiệp, máy cắt, máy ủi và hệ thống chiếu sáng. Mỗi nhóm có đặc tính tiêu thụ điện riêng biệt cần được phân tích kỹ lưỡng trước khi tổng hợp phụ tải toàn nhà máy.

2.1. Khái niệm và phương pháp xác định tâm phụ tải

Tâm phụ tải là điểm lý thuyết đại diện cho vị trí tập trung phụ tải của toàn bộ nhà máy. Việc xác định tâm phụ tải giúp chọn vị trí đặt trạm biến áp sao cho tổn thất điện áp trên đường dây là nhỏ nhất. Phương pháp tính tâm phụ tải sử dụng tọa độ hình học của các nhóm phụ tải, lấy trọng số là công suất tính toán của từng nhóm. Công thức tính dựa trên tổng có trọng số của tọa độ X và Y chia cho tổng công suất. Kết quả cho biết vị trí tối ưu để bố trí nguồn cấp điện, đảm bảo khoảng cách truyền tải ngắn và đồng đều cho các khu vực sản xuất trong nhà máy.

2.2. Phân loại phụ tải theo nhóm thiết bị sản xuất

Phụ tải nhà máy may Mountech được chia thành năm nhóm chính dựa trên chức năng sản xuất. Nhóm 1 và 2 gồm các máy may công nghiệp EFKA với công suất danh định từ 2.5 đến 2.8 kW mỗi máy, hệ số nhu cầu khoảng 0.68. Nhóm 3 là hệ thống máy cắt và máy ủi hơi. Nhóm 4 bao gồm các thiết bị phụ trợ như quạt thông gió, máy nén khí. Nhóm 5 là hệ thống chiếu sáng với tổng công suất tính toán riêng biệt. Mỗi nhóm được tính toán công suất trung bình, công suất tính toán và dòng điện tính toán độc lập trước khi tổng hợp toàn nhà máy.

III. Thiết kế hệ thống chiếu sáng và tính toán phụ tải

Hệ thống chiếu sáng chiếm tỷ trọng đáng kể trong tổng phụ tải điện của nhà máy may. Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo độ rọi cần thiết cho công việc may mặc chi tiết. Tiêu chuẩn quy định độ rọi tối thiểu 300 lux cho khu vực sản xuất may công nghiệp. Phương pháp hệ số quang thông được sử dụng để tính toán số bộ đèn cần thiết. Các yếu tố ảnh hưởng bao gồm chiều cao treo đèn, hệ số sử dụng phòng, hệ số bảo dưỡng và loại đèn sử dụng. Nhà máy sử dụng đèn huỳnh quang loại 2 bóng, công suất 36W mỗi bóng với quang thông 3000 lumens. Sau khi tính toán chiếu sáng, bước tiếp theo là xác định phụ tải tính toán cho toàn bộ hệ thống máy móc. Công thức tính dòng điện tính toán dựa trên công suất tính toán và điện áp mạng. Dòng điện đỉnh ngắn hạn được xác định để chọn thiết bị bảo vệ phù hợp với điều kiện khởi động máy.

3.1. Phương pháp tính toán chiếu sáng công nghiệp

Phương pháp hệ số quang thông là kỹ thuật tính toán chiếu sáng phổ biến trong thiết kế nhà xưởng công nghiệp. Công thức tính số bộ đèn dựa trên độ rọi yêu cầu, diện tích phòng, quang thông đơn đèn, hệ số sử dụng và hệ số bảo dưỡng. Hệ số sử dụng phụ thuộc vào chỉ số phòng RCR, được tính từ chiều cao treo đèn và kích thước phòng. Giá trị hệ số bảo dưỡng LLF thường lấy 0.76, hệ số sử dụng U khoảng 0.66. Sau khi tính số đèn lý thuyết, cần kiểm tra sai số quang thông và độ rọi trung bình trên bề mặt làm việc để đảm bảo đạt tiêu chuẩn thiết kế.

3.2. Xác định phụ tải tính toán cho từng nhóm máy may

Phụ tải tính toán từng nhóm được xác định bằng cách nhân tổng công suất danh định với hệ số nhu cầu Ksd. Với nhóm máy may EFKA, hệ số nhu cầu Ksd khoảng 0.68 và hệ số đồng thời Kmax là 1.28. Công suất trung bình nhóm tính bằng tích Pdm với Ksd. Công suất biểu kiến Stt được tính từ công suất tác dụng và công suất phản kháng. Dòng điện tính toán Itt xác định để chọn tiết diện dây dẫn. Dòng điện đỉnh ngắn hạn In tính theo hệ số khởi động Kmm bằng 5 lần dòng định mức, phục vụ chọn aptomat bảo vệ ngắn mạch cho từng nhánh.

IV. Kết luận và ứng dụng thiết kế hệ thống điện nhà máy

Đồ án thiết kế hệ thống điện nhà máy may Mountech hoàn thành đầy đủ các nội dung từ phân tích phụ tải đến lựa chọn thiết bị. Hệ thống điện được thiết kế đảm bảo cung cấp điện liên tục, tin cậy cho toàn bộ hoạt động sản xuất. Máy biến áp được chọn phù hợp với tổng phụ tải tính toán, có dự phòng cho mở rộng sản xuất. Hệ thống dây dẫn và thiết bị bảo vệ được tính toán đúng tiêu chuẩn, đảm bảo an toàn vận hành. Hệ thống chiếu sáng đạt độ rọi tiêu chuẩn 300 lux tại khu vực may công nghiệp. Kết quả thiết kế có thể áp dụng trực tiếp cho nhà máy may Mountech và các nhà máy tương tự trong ngành công nghiệp may mặc. Đồ án cũng là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên và kỹ sư thiết kế hệ thống điện công nghiệp. Hướng phát triển bao gồm ứng dụng công nghệ tiết kiệm năng lượng và hệ thống quản lý điện thông minh.

4.1. Lựa chọn máy biến áp và thiết bị đóng cắt bảo vệ

Máy biến áp được chọn dựa trên tổng công suất biểu kiến tính toán của toàn nhà máy, có hệ số dự phòng 1.2-1.5 lần để phục vụ mở rộng sản xuất. Thiết bị đóng cắt bảo vệ bao gồm aptomat tổng, aptomat nhánh và cầu chì. Aptomat được chọn theo dòng điện định mức lớn hơn dòng điện tính toán và dòng cắt ngắn mạch. Thiết bị bảo vệ phải phối hợp chọn lọc, đảm bảo cắt nhanh khi có sự cố và không cắt nhầm khi vận hành bình thường. Hệ thống nối đất bảo vệ được thiết kế đảm bảo an toàn cho người vận hành.

4.2. Ý nghĩa thực tiễn và hướng phát triển

Đồ án có ý nghĩa thực tiễn cao, cung cấp giải pháp kỹ thuật toàn diện cho nhà máy may Mountech. Thiết kế giúp tối ưu hóa chi phí đầu tư ban đầu và chi phí vận hành hệ thống điện. Áp dụng các giải pháp tiết kiệm năng lượng như sử dụng đèn LED thay đèn huỳnh quang, lắp tụ bù công suất phản kháng giúp giảm tổn thất điện năng. Hướng phát triển bao gồm ứng dụng hệ thống giám sát điện năng thông minh, tích hợp nguồn năng lượng tái tạo và triển khai hệ thống quản lý năng lượng hiệu quả cho nhà máy công nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TR NG I H C M THÀNH PH H CHÍ MINH KHOA XÂY D NG VÀ I N ÁN T T NGHI P K S NGÀNH CÔNG NGHI P THI T K CUNG C P I N CHO XN MAY MOUNTECH SVTH : NGUY N DUY QUANG MSSV : 20762107 GVHD : PGS.TS PHAN QU C D NG TP. H Chí Minh, tháng 02 n m 2012 Lu nv nt tnghi p GVHD: PGS.TS PhanQu cD ng L i nói đ u i n n ng là m t d ng n ng l ng ph bi n và có t m quan tr ng không th thi u đ c trong b t k m t l nh v c nào c a n n kinh t qu c dân c a m i đ t n c. Nh chúng ta đã xác đ nh và th ng kê đ c r ng kho ng 70% đi n n ng đ c s n xu t ra dung trong các xí nghi p, các nhà máy công nghi p. V n đ đ t ra cho chúng ta là đã s n xu t ra đ c đi n n ng làm th nào cung c p đi n cho các ph t i cho hi u qu , tin c y. Vì v y cung c p đi n cho các nhà máy, xí nghi p công nghi p có ý ngh a to l n đ i v i n n kinh t qu c dân. Nhìn v ph ng di n qu c gia thì vi c đ m b o cung c p đi n m t cách lien t c và tin c y cho ngành công nghi p là đ m b o cho n n kinh t c a qu c gia phát tri n lien t c và ti n k p v i s phát tri n khoa h c công ngh c a th gi i. N u ta nhìn v ph ng di n s n xu t và tiêu th đi n n ng thì ngành công nghi p là ngành tiêu th đi n n ng nhi u nh t. Vì v y cung c p đi n và s d ng đi n h p lý trong l nh v c này s có tác d ng tr c ti p đ n vi c khai thác m t cách hi u qu công su t c a nhà máy phát đi n và s d ng hi u qu l ng đi n n ng đ c s n xu t ra. M t ph ng án cung c p đi n h p lý là ph i k t h p m t cách hài hòa các yêu c u v kinh t , đ tin c y cung c p đi n, ti n l i cho vi c v n hành, s a ch a khi h ng hóc và ph i đ m b o ch t l ng đi n n ng n m trong ph m vi cho phép. H n n a làp h i thu n l i cho vi c m r ng và phát tri n trong t ng lai. SVTH:Nguy nDuyQuang MSSV: 20762107 Lu n v n t t nghi p GVHD: PGS.TS Phan Qu c D ng L IC M N Em xin bày t lòng bi t n đ n qúy th y cô trong b môn cung c p đi n cùng các th y cô c a tr ng i H c M TPHCM đã truy n đ t cho em nh ng ki n th c qúi báu trong su t nh ng n m h c v a qua. c bi t, em xin chân thành c m n th y Phan Qu c D ng, ng i đã tr c ti p h ng d n và giúp đ em hoàn thành đ án này. M c dù đã c g ng hoàn thành lu n v n, tuy nhiên không th tránh kh i nh ng thi u sót, r t mong đ c s đóng góp quí báo c a quí th y cô và các b n. Tp, HCM tháng 2 n m 2012 NGUY N DUY QUANG SVTH:Nguy n Duy Quang MSSV: 20762107 trang 1 Lu n v n t t nghi p GVHD: PGS.TS Phan Qu c D ng M CL C CH NG 1 : T NG QUAN V CÔNG TY MOUNTECH 1. L ch s hình thành và phát tri n 2 2. Tìm hi u qui trình công ngh 2 CH NG 2 :XÁC NH TÂM PH T I C A NHÀ MÁY 1. Xác đ nh tâm ph t i 5 2.1 Khái ni m và m c đích xác đ nh tâm ph t i 5 2.2 công th c tính tâm ph t i 5 2.3 tính toán ph t i 6 CH NG 3 : THI T K CHI U SÁNG 1. T ng quan v chi u sáng 8 2. Ph ng pháp tính toán chi u sáng 11 3. Ph n tính toán chi u sáng 12 4. Tính toán ph t i chi u sáng 19 CH NG 4 : XÁC NH PH T I TÍNH TOÁN CHO NHÀ MÁY 1. M t vài khái ni m 25 2. Các ph ng pháp xác đ nh ph t i tính toán 27 3. Xác đ nh ph t i cho các nhóm máy 32 4. Xác đ nh ph t i tính toán cho toàn nhà máy 48 CH NG 5 : CH N MÁY BI N ÁP VÀ MÁY PHÁT D PHÒNG 1. Tính toán ch n máy bi n áp 51 4. Ch n máy phát d phòng 52 SVTH:Nguy n Duy Quang MSSV: 20762107 trang 123 Lu n v n t t nghi p GVHD: PGS.TS Phan Qu c D ng 5. Ch n các thi t b phía trung áp 53 CH NG 6 : THI T K M NG I N H ÁP CHO NHÀ MÁY 1. Tính toán c th 56 CH NG 7 : TÍNH TOÁN S T ÁP 1. Ph ng pháp tinh 69 2. Tính toán c th 70 CH NG 8 : TÍNH TOÁN NG N M CH VÀ THI T B B O V 1. Tính toán ng n m ch 75 1.1 tính toán ng n m ch 3 pha 75 1.2 tính toán ng n m ch 1 pha 78 2. Ch n CB cho các tuy n dây và thi t b 86 3. L a ch n và ki m tra thanh góp 97 CH NG 9 : NÂNG CAO H S CÔNG SU T CHO NHÀ MÁY 1.Xác đ nh dung l ng bù và v trí đ t t 100 2. Tính toán bù cho nhà máy 101 CH G 10 : THI T K AN TOÀN VÀ CH NG SÉT 1. Thi t k ch ng sét 104 2. Tính toán ch ng sét cho nhà máy 104 3. Tính toán an toàn đi n cho nhà máy 109 SVTH:Nguy n Duy Quang MSSV: 20762107 trang 124 Lu n v n t t nghi p GVHD: PGS.TS Phan Qu c D ng CH NG 1 T NG QUAN V CÔNG TY MOUNTECH 1.L CH S HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRI N _ Công ty ra đ i và b t đ u ho t đ ng vào đ u n m 1993 v i tên g i Công ty trách nhi m h u h n Mountech tr s đ t t i lô A khu công nghi p Hoàng Hoa Thám, đ ng Hoàng Hoa Thám, ph ng 13, qu n Tân Bình . Sau đ u t thêm phân x ng Mountech II t i khu công nghi p H V n Huê, ph ng 9, qu n Phú Nhu n. _ T ng s v n đ u t ban đ u là 1.000 USD do t p đoàn Tatonka ( C ng hòa liên bang c)đ u t tr c ti p 100%, trong đó : + V n c đ nh : 505.000 USD + V n pháp đ nh : 605.000 USD _ S n ph m c a công ty Mountech là nh ng s n ph m có chân đ ng tiêu th v ng vàng t i th tr ng các n c c, các n c Tây Âu ( chi m 90% t ng s n ph m c a công ty ) và Nh t, Singapore, Canada, Hàn Qu c ( chi m 10% ). M t hàng là các lo i túi v i v i đ các lo i kích c , ki u dáng, màu s c và nguyên li u khác nhau mà thông th ng ng i ta chia làm 4 nhóm chính : túi du l ch, túi đeo l ng, l u trú và túi th thao. ây là nh ng m t hàng r t quen thu c không nh ng đ i v i các v n đ ng viên th thao, leo núi mà còn đ i v i các khách hàng là nh ng ng i đi ngh trong nh ng ngày l và cu i tu n. Th tr ng tiêu th s n ph m c a công ty là s n có và n đ nh do đó s n ph m c a công ty đ c xu t kh u 100% ra n c ngoài. _S l ng công nhân t khi m i thành l p là 700 công nhân và hi n nay là 1120 công nhân. TÌM HI U QUI TRÌNH CÔNG NGH _ T qui s đ trình công ngh chung ( hình 1-2 ) ta th y 4 công đo n liên quan và nh h ng tr c ti p đ n quá trình hình thành ch t l ng s n ph m là : + B ph n m u : Cataloge ho c hình v t or p c t may th nghi m ki m tra may thành m u hoàn t t chuy n sang l u tr m u. + B ph n s đ m u : r p đ a d li u vào máy tính và đ t tên cho các chi ti t t os đ m u trên máy tính máy tính s in ra s đ m u trên gi y. + B ph n c t : xác đ nh lo i vãi tr i v i c t theo s đ m u + Dây chuy n s n xu t : trong dây chuy n s n xu t các m t hàng túi th thao, túi xách, túi du l ch thì m i t trong các chuy n đ u ch u trách nhi m may t khâu đ u tiên cho đ n khâu cu i cùng là thành ph m vì v y ta có th gi i thi u quy trình s n xu t c a 1 t ( hình 1-1 ) SVTH:Nguy n Duy Quang MSSV: 20762107 trang 2 Lu n v n t t nghi p GVHD: PGS.