Лабораторная работа по теплоэнергетике и теплотехнике

Задание Рассчитать электрические нагрузки потребителей металлообрабатывающего цеха, представленных в таблице 1. Оценить необходимость компенсации реактивной мощности. При необходимости выбрать компенсирующую установку. Таблица 1. Электрические нагрузки потребителей металлообрабатывающего цеха

Решение:

Расчет нагрузок цеха по средней мощности и коэффициенту максимума (метод упорядоченных диаграмм) По методу упорядоченных диаграмм расчетная активная нагрузка приемников с переменным графиком нагрузки может быть определена по средней мощности и коэффициенту максимума Ррасч = Км  Ки  Рном = Км  Рсм , (1) где Ки − определяется по справочникам [3] ; Ки = Кс ( по заданию) Км − находятся по таблице ( таблица 1.6 приложение 1) или по кривым [2] в зависимости от Ки и эффективного числа электроприемников nЭ; Рном − суммарная номинальная мощность однотипных приемников; Рсм − средняя активная мощность за наиболее загруженную смену. Под эффективным числом группы электроприемников с различной установленной мощностью и разными режимами работы понимают такое число приемников, одинаковых по мощности и однородных по режиму работу, которое обеспечивает ту же величину расчетной нагрузки, что и рассматриваемая группа различных по мощности и режиму работы электроприемников. При m > 3 и Ки ≥ 0,2 эффективное количество приемников nэ=(2∑_1^n▒Pнi)/Pнmax, (2) Если найденное nЭ окажется большим, чем фактическое, следует принять nЭ = n. В зависимости от коэффициента использования Ки и эффективного ко- личества приемников определяют коэффициент максимума. Расчетную реактивную мощность находят из следующих условий: при nЭ ≤ 10 c QP = 1,1ΣQcмi (3) при nЭ > 10c QP = ΣQcмi ; (4) где Qcмi − средние реактивные мощности электроприемников. 1. Расчетные активные и реактивные нагрузки силовых приемников по цеху в целом определяем суммированием соответствующих нагрузок группы. Расчет нагрузки освещения производится методом коэффициента спроса. Расчетная нагрузка освещения вычисляется по формуле: Рро=РномКс, (5) где Рно — установленная мощность приемников освещения Кс – коэффициент спроса для освещения Полная расчетная мощность силовых и осветительной нагрузки вычисляется по формуле: Sр= √(〖(Рр+Рро)〗^2+(〖Qр+Qро)〗^2 ); (6) где Sр – полная мощность, кВА; Рр – расчетная активная мощность, кВт; Qр – расчетная реактивная мощность, квар. Расчетный ток находим по выражению: Iрасч= , (7) где Iрасч – расчетный максимальный ток, А; Uном – номинальное напряжение, кВ; Sр – полная мощность, кВА. Компенсация реактивной мощности При превышении расчетным коэффициентом реактивной мощности нормативного, необходимо установить компенсацию реактивной мощности. соs  = Pрасч/Sрасч, (8) Компенсация реактивной мощности это приближение источника реактивной мощности к потребителю. Определяем мощность компенсирующей установки: Qку = Рс (tgφср – tg (9)где Рс – активная средняя мощность, tgφср – расчетных коэффициент реактивной мощности предприяти tgφэ – эффективный коэффициент реактивной мощности. Выбираем КУ и определяем фактические значения tgφ и cos⁡φ после компенсации реактивной мощности. Выбираем тип батарей. Проводим проверку по выражению: tgφ= (10) где Qр – расчетная реактивная мощность в цехе, квар; Qном ку – мощность компенсационной установки, квар; Р р – расчетная активная мощность в цехе, кВт. Определяем полезную мощность цеха с учетом компенсации: Sмах = (11) где Рр – расчетная активная мощность по цеху, кВт; Qр – расчетная реактивная мощность по цеху, квар; Qку ном – полная мощность компенсирующего устройства, квар. Рассчитываем эффективное количество электроприемников для цеха по формуле (3) nэ =2290,5/45=13 Далее определяем расчетные нагрузки оборудования по формулам (1), (3) и (4). Зная коэффициент спроса и номинальную нагрузку потребителей, определим среднюю нагрузку за максимально загруженную смену: 1.Металлобрабатывающие станки Токарный станок: Рсм = Кс ∙ Рн = 0,14 ∙ 18,4= 2,576 кВт; Qсм=Рсм ∙ tgϕ = 2,5766∙1,73 =4,46 квар; Ррасч = Км Рсм =1,852,576=4,76 кВт; Qрасч=Км᾿ Qсм =1,14,46=4,91квар. Трубогибный станок Рсм = Кс ∙ Рн = 0,14 ∙ 7= 0,98 кВт; Qсм=Рсм ∙ tgϕ = 0,98∙1,73 =1,7 квар; Ррасч = Км Рсм =1,850,98=1,813кВт; Qрасч=Км᾿ Qсм =1,11,7=1,87квар. Ножницы Рсм = Кс ∙ Рн = 0,14 ∙ 14= 1,96 кВт; Qсм=Рсм ∙ tgϕ = 1,96∙1,73 =3,39 квар; Ррасч = Км Рсм =1,851,96=3,626 кВт; Qр=Км᾿ Qсм =1,13,39=3,729квар. Сварочный станок Рсм = Кс ∙ Рн = 0,2 ∙ 50= 10 кВт; Qсм=Рсм ∙ tgϕ = 10∙2,29 =22,9 квар; Ррасч = Км Рсм =1,8510=18,5 кВт; Qрасч=Км᾿ Qсм =1,122,9=25,19квар. Насосы и компрессоры Насосы системы теплоснабжения Рсм = Ки ∙ Рн = 0,8 ∙ 80 = 64 кВт; Qсм=Рсм ∙ tgϕ = 64∙0,75 =48 квар; Ррасч = Км Рсм =1,0764=68,48 кВт; Qрасч=Км᾿ Qсм =1,148=52,8квар. Насосы системы водоснабжения Рсм = Ки ∙ Рн = 0,65 ∙ 13,5 = 8,77 кВт; Qсм=Рсм ∙tgϕ = 8,77∙0,85 =7,45 квар; Ррасч = Км Рсм =1,138,77=9,91кВт; Qрасч=Км᾿ Qсм =1,17,45=8,2квар. Компрессор Рсм = Ки ∙ Рн = 0,75 ∙ 30 = 22,5 кВт; Qсм=Рсм ∙ tgϕ = 22,5∙0,62 =13,95 квар; Ррасч = Км Рсм =1,0722,5=24,075кВт; Qрасч=Км᾿ Qсм =1,113,95=15,35квар. Вентиляторы Рсм = Ки ∙ Рн = 0,65 ∙ 8,4 = 5,46 кВт; Qсм=Рсм ∙ tgϕ = 5,46∙0,88 =4,82 квар; Ррасч = Км Рсм =1,135,46=6,17кВт; Qрасч =Км᾿ Qсм =1,14,82=5,3квар. 4. Кран мостовой Рсм = Ки ∙ Рн = 0,3  24,2 = 7,26кВт; Qсм=Рсм ∙ tgϕ =7,260,62 =4,5 квар; Ррасч = Км Рсм =1,457,26=10,53кВт; Qрасч=Км᾿ Qсм =1,14,5=4,95квар. 5.Электропечи Рсм = Ки ∙ Рн = 1 ∙ 45 = 45Вт; Qсм=Рсм ∙ tgϕ =45∙0 =0 квар; Ррасч = Рсм =45кВт; Qрасч =0, Определяем суммарные сменные и расчетные мощности силовых электроприемников Рсм=2,576 +0,98 +1,96 + 10+ 64+ 8,77 +22,5 +5,46+7,26+45 = 168,506 кВт; Qсм=4,46 +1,7 +3,39 +22,9 +48+7,45 +13,95 +4,82+4,5=111,17 квар; Ррасч=4,76+1,813+3,626+18,5+68,48+9,91+24,075+6,17+10,53=188,9 кВт; Qрасч=4,91+1,87+3,729+25,19+52,8+8,2+15,35+5,3+4,95=122,3 квар; После расчета силовых электроприемников необходимо определить полную нагрузку цеха. Для этого нужно знать нагрузку от освещения: Рро = 17,5  0,8 = 14Вт; Qро= 140,62=8,68квар. Зная расчетные нагрузки по цеху, определим полные расчетные мощности для групп электроприемников и полную расчетную нагрузку. Пример расчета для мостового крана: Sр=√(〖10,53〗^2+〖4,95〗^2 ) = 11,64кВА. Для остальных приемников полную мощность определяем аналогично. Результат заносим в таблицу 2. Полная расчетная мощность цеха: Sp = √(〖(188,9+14) 〗^2+〖(122,3+8,68)〗^2 ) = 241,5кВА Расчетный ток определяем по формуле (7) Приведем пример расчета для мостового крана I расч=11,64/(√30,38)=17,7 Определяем расчетный ток для всех групп электроприемников и цеха в целом, результат заносим в таблицу 1. Для решения вопроса о выборе компенсации реактивной мощности находим коэффициент мощности по формуле (8) соs  = 202,9/241,5=0,84 Расчетный коэффициент реактивной мощности превышает нормативный (0,95-1), поэтому устанавливаем компенсацию реактивной мощности. Определяем мощность компенсирующей установки по выражению (9): Qку = 202,9 (0,65 – 0,33)= 62,93квар, Выбираем КУ типа КС–0,4-75 и определяем фактические значения tgφ и cos⁡φ после компенсации реактивной мощности. tgφ=(130,98-75)/202,9=0,275 0,2750,33 Определяем полезную мощность цеха с учетом компенсации: S расч= √(〖202,9〗^2+〖55,98〗^2 )=210,48 кВА