Основные принципы проектирования систем электроснабжения

Теоретическая часть

1.1 Краткая характеристика технологического процесса и электроприёмников литейного завода

 

Литейное производство, одна из отраслей промышленности, продукцией которой являются отливки, получаемые в литейных формах при заполнении их жидким сплавом.

Технологический процесс литейного производства многообразен и подразделяется: по способу заполнения форм - на обычное литьё, литьё центробежное, литьё под давлением; по способу изготовления литейных форм - на литьё в разовые формы (служащие лишь для получения одной отливки), литьё в многократно используемые керамические или глиняно-песчаные формы, называется полупостоянными (такие формы с ремонтом выдерживают до 150 заливок), и литьё в многократно используемые, так называемые постоянные металлические формы, например кокили.

Литьём могут быть изготовлены изделия практически любой массы - от нескольких грамм до сотен тонн, со стенками толщиной от десятых долей миллиметра до нескольких метров.

Основные сплавы, из которых изготовляют отливки: серый, ковкий и легированный чугун (до 75% всех отливок по массе), углеродистые и легированные стали (свыше 20%) и цветные сплавы (медные,алюминиевые, цинковые, магниевые).

Область применения литых деталей непрерывно расширяется, так широкое применение отливок объясняется тем, что их форму легче приблизить к конфигурации готовых изделий, чем форму заготовок, производимых другими способами, например ковкой.

Литьём можно получить заготовки различной сложности с небольшими припусками, что уменьшает расход металла и снижает себестоимость изделий.

При производстве заготовок литьём используют разовые песчаные, оболочковые самотвердеющие формы.

Разовые формы изготовляют с помощью модельного комплекта и опоки. Модельный комплект состоит из собственно литейной модели, предназначенной для получения в литейной форме полости будущей отливки, и стержневого ящика для получения литейных стержней, оформляющих внутренние или сложные наружные части отливок.

Модели укрепляют на модельных плитах, на которых устанавливают опоки, заполняемые формовочной смесью.

Заформованную нижнюю опоку снимают с модельной плиты, переворачивают на 180° и в полость формы вставляют стержень.

Затем собирают (спаривают) верхнюю и нижнюю опоки, скрепляют их и заливают жидкий сплав.

После затвердевания и охлаждения отливку вместе с литниковой системой извлекают (выбивают) из опоки, отделяют литниковую систему и очищают отливку - получается литая заготовка.

Плавят металл в зависимости от вида сплава в печах различного типа и производительности.

Наиболее часто литейный чугун выплавляют в вагранках, применяют также электрические плавильные печи.

Последние бывают: тигельные, электродуговые, индукционные, канального типа и прочие.

Получение некоторых сплавов из чёрных металлов, например белого чугуна, ведут последовательно в двух печах, например в вагранке и электропечи.

Заливку форм сплавом осуществляют из заливочных ковшей, в которые периодически поступает сплав из плавильного агрегата.

Затвердевшие отливки обычно выбивают на вибрационных решётках или коромыслах.

Смесь просыпается через решётку, поступает в смесеприготовительное отделение на переработку, а отливки - в очистное отделение.

При очистке отливок с них удаляют пригоревшую смесь, отбивают элементы литниковой системы и зачищают заливы сплава и остатки литников.

Эти операции проводят в галтовочных барабанах, дробеструйных и дробемётных установках.

Крупные отливки очищают гидравлическим способом в специальных камерах. Обрубку и зачистку отливки осуществляют пневматическими зубилами и абразивным инструментом.

Отливки из цветных металлов обрабатывают на металлорежущих станках.

Для получения необходимых механических свойств большинство отливок из стали, ковкого чугуна, цветных сплавов подвергают термической обработке.

Для финишных операций (очистки и зачистки отливок) применяют проходные барабаны непрерывного действия с дробемётными аппаратами.

Крупные отливки очищают в камерах непрерывного действия, вдоль которых отливки передвигаются на замкнутом транспортёре.

Созданы автоматические очистные камеры для отливок, имеющих сложные полости.

Такая камера представляет собой независимый механизм для транспортировки отливок, который работает автоматически, выполняя команды, поступающие от так называемых модулей управления, расставленных на монорельсовой транспортной системе.

В зоне очистки по заранее заданной программе с оптимальной скоростью вращается подвеска, на которую автоматически навешивается отливка.

При массовом производстве предварительная (черновая) зачистка отливок (обдирка) осуществляется в литейных цехах. Во время этой операции также подготавливаются базы для механической обработки отливок на автоматических линиях в механических цехах. Заключительные операции могут производиться и на автоматических линиях.

После контроля качества литья и исправления дефектов отливки окрашивают и передают на склад готовой продукции.

 

Основные принципы проектирования систем электроснабжения

Повышение качества содержания зданий и промышленных комплексов обусловило широкое использование источников электроэнергии.

На современных предприятиях функции систем энергоснабжения предполагают наибольшую ответственность, поскольку малейший сбой в питании оборудования может повлечь нарушение производственных процессов.

И это лишь часть рисков, которые необходимо минимизировать еще на стадии разработки проекта системы электроснабжения.

Не менее значимы вопросы оптимизации данной инфраструктуры, поскольку затраты на энергетические ресурсы, становятся наиболее дорогостоящим пунктом.

Обычно специалисты наряду с первостепенными задачами таких систем выделяют их состав и характеристики.

Но разделение данных принципов позволит точнее определить компоненты и задачи электроснабжающих систем.

Главное их предназначение - это обеспечение потребителей энергоресурсом.

В качестве последнего может выступать и небольшой частный объект, и масштабное предприятие регионального значения.

По большому счету, система электроснабжения выступает связующим компонентом между источником и приемниками энергии.

Комплекс электроснабжения можно представить в виде трехсоставной системы.

Это непосредственно источник питания, распределяющая инфраструктура и средства подачи электроэнергии.

Для взаимосвязи между этими компонентами устройство системы электроснабжения предусматривает широкий перечень оборудования:

-линии электропередачи (обеспечивают передачу энергии к приемникам);

понизительные подстанции (осуществляют первичное преобразование энергии);

-распредстанции (выполняют функцию сетевого распределения энергии);

-преобразовательные установки (осуществляют подготовку электрического потока для конечного использования);

-воздушные линии и кабели (связующие элементы, которые формируют сеть в инфраструктуре электроснабжения);

-токопроводы (обеспечивают конечный подвод энергии ее приемникам).

Энергетические станции в большей степени рассчитаны на автономные системы электроснабжения разных типов.

Это устройства, которые включают в себя мотор, вырабатывающий ток.

Современные электростанции работают на трех основных видах топлива – это бензин, газ и дизель.

Генераторы на бензиновом топливе обычно применяются в качестве резервных систем и рассчитываются на кратковременные периоды эксплуатации.

Такие станции дешевле и проще в обслуживании, но высокие расходы на топливо не позволяют их использовать в интенсивных режимах.

Более мощная дизельная система электроснабжения выгодна низкими затратами на содержание, но само оборудование и монтаж обходятся дороже.

Газовое электроснабжение нашло свое место в обслуживании крупных промышленных объектов – к плюсам такой инфраструктуры относится ценовая доступность топлива и долговечность.

В процессе создания модели будущей системы электроснабжения требуется выполнение нескольких этапов, в числе которых - разработка плана силовой электрики, трассировка, определение местоположения и параметров оборудования.

Современное проектирование систем электроснабжения включает работы:

-создание плана размещения оборудования;

-составление схем питающих и распределительных сетей;

-подборка кабелей, расчетные работы относительно их параметров;

-создание кабельной отчетности;

-трассировка проводов;

-разработка спецификации;

-подготовка схемы расположения электропроводки.

При выполнении большинства проектировочных операций специалисты должны определять электронагрузки и вести расчет электросети, которая будет служить для трансляции и распределения электроэнергии между ее приемниками.

Также берутся во внимание коэффициенты спроса и установленная мощность.

Когда проект готов, специалисты переходят к подбору технических средств, реализующих систему электроснабжения.

Базовые данные, на основе которых подбирается оборудование, дает проектирование систем электроснабжения на основе расчетов и условий эксплуатации.

Составные части комплекса определят его долговечность и надежность.

На сегодняшний день перечень оборудования для подобных целей включает проводниковые изделия, высоковольтную аппаратуру, светотехническую продукцию, генераторы, трансформаторные установки, силовую электронику.

Монтаж - это заключительный этап в создании комплекса электроснабжения.

Монтаж выполняют с учетом данных проекта и характеристик предприятия – так, в случае с реализацией задачи на производственных объектах специалисты учитывают возможность поэтапной установки отдельных компонентов без необходимости остановки рабочего процесса.

На этой же стадии выполняется автоматизация систем электроснабжения за счет пультов управления и специальных контроллеров.

Далее выполняются пуско-наладочные операции и вносятся необходимые поправки в регламент техобслуживания и эксплуатации.

Рассматривая вопросы эксплуатации систем электроснабжения, важно учитывать, что обслуживающие источники энергии должны вырабатывать столько ресурса, сколько потребуется потребителям.

Иными словами, работа электростанций и сетей рассчитывается на возможные изменения в нагрузках приемниках.

Рациональная эксплуатация систем электроснабжения предусматривает специальную подготовку персонала диспетчерских центров, которые смогут точно отслеживать спрос приемников на электроэнергию.

Руководствуясь этими показателями, служба подбирает оптимальное количество генераторов при сокращении нагрузок или, напротив, запускает резервные станции при повышении нужд в энергии.

Важно учитывать, что от качества обслуживания энергосистемой зависят производительность и безопасность рабочих процессов на предприятии.

Нарушения в электроснабжении способны вызвать аварии, простои на конвейерах и другие неприятные ситуации и явления, в результате которых не исключено появление жертв и недовыпуск изготавливаемой продукции.

Критерии качества работы электроснабжения Ответственность систем, обеспечивающих питание энергоресурсами предприятий, обуславливает необходимость поддержания достаточных показателей их работоспособности. В связи с этим обслуживание снабжающих установок строится на следующих принципах: обеспечение бесперебойной работы генераторов, сетей и сопутствующих компонентов электроснабжения.

К слову, надежность систем электроснабжения является одной из первостепенных оценок ее качества, как и ремонтопригодность с долговечностью.

Стабильность выполнения плана по выработке электроэнергии и последующего ее распределения с охватом требуемых максимумов по нагрузкам потребителей.

Сохранение качества энергии, поставляемой приемникам.

Она должна соответствовать запросам питающего электрооборудования по частоте и напряжению. Чтобы достигались оптимальные условия работы, система электроснабжения контролируется диспетчерскими пультами.

Последние, обеспечиваются инструментами, за счет которых осуществляются контроль, настройка, управление электростанциями, ЛЭП и подстанциями.

Любой комплекс электроснабжения предусматривает индивидуальные средства защиты на случай нештатных ситуаций.

Как правило, это релейные системы защиты, которые и обусловили разделение режимов эксплуатации энергосистем на три вида: нормальный, аварийный и послеаварийный.

Первый режим характеризуется бесперебойным питанием энергией.

В таких условиях работы система электроснабжения промышленных предприятий поставляет ресурс в достаточном объеме и требуемого качества.

При аварийном режиме нормальная работоспособность системы нарушается и длится до того момента, пока не будет отключен и поврежденный компонент.

Послеаварийный формат работы системы электроснабжения продолжается до того пока не будет восстановлена нормальная работоспособность всего комплекса.

Существует несколько принципов разделения энергосистем, снабжающих потребителей электричеством.

В зависимости от источника система электроснабжения может быть электрохимической, дизель-электрической и атомной.

Различны такие комплексы и в конфигурации, например, бывают централизованные, децентрализованные и совмещенные.

Не менее значимы в классификации и характеристики тока (+,-)

Системы электроснабжения используются в разных условиях на объектах.

В связи с этим стоит учитывать их мобильность для потребителя, нопожалуй, главное разделение относится к назначению.

Так, существуют дежурные системы, резервные и аварийные.

Дежурная система электроснабжения предприятия выполняет свои функции в штатном порядке и, как правило, является основным источником электроэнергии.

Резервные системы, напротив, чаще выступают вспомогательной инфраструктурой энергоснабжения – на замену основному комплексу.

Аварийное электроснабжение предусматривает возможность обслуживания наиболее ответственных объектов в течение нескольких часов или суток.

Концепция автономных систем происходит из необходимости страховки электроснабжения от возможных неполадок в магистральных сетях.

Обычно автономные системы электроснабжения используются на предприятиях с налаженным производственным процессом.

В сущности, это подача электричества с независимым контролем.

Важно отметить, что автономное электроснабжение отличается долговечностью, но при этом требует более высоких затрат на монтаж и обслуживание.

С другой стороны, такой подход себя оправдывает ввиду надежности и стабильности энергообеспечения.

Расчетная часть