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        廠房配電系統(tǒng)設(shè)計

        2022-09-06 11:50:04董曉標(biāo)
        冶金動力 2022年4期
        關(guān)鍵詞:折彎機(jī)配電箱廠房

        董曉標(biāo)

        (飛馬智科信息技術(shù)股份有限公司,安徽馬鞍山 243000)

        引言

        廠房是重要的生產(chǎn)場所,其電源供配電影響著生產(chǎn)的正常運行,同時也影響產(chǎn)品的質(zhì)量、設(shè)備的安全、工作人員的安全等等。因此,供配電方案的合理可靠是非常重要的,合理可靠的方案將能夠幫助工廠實現(xiàn)節(jié)省建設(shè)投資、節(jié)省運行費用、保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高企業(yè)的運行效率、提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。為此工程技術(shù)人員在廠房的供配電設(shè)計上做了很多的研究和實踐[1-3],做出了很多設(shè)計上的貢獻(xiàn)。

        本項目的廠房主要進(jìn)行數(shù)據(jù)中心機(jī)柜、電力配電柜的柜體生產(chǎn)。廠房內(nèi)有數(shù)控折彎機(jī)、數(shù)控剪板機(jī)、數(shù)控機(jī)床、普通機(jī)床、自動上料系統(tǒng)、數(shù)控折彎機(jī)、激光切割機(jī)、焊接機(jī)器人、發(fā)泡機(jī)、空壓機(jī)、落地砂輪機(jī)、沖床冷水機(jī)、電動液壓升降機(jī)、行車等設(shè)備,這些生產(chǎn)設(shè)備需要保證供電可靠性。同時,工作人員的辦公室設(shè)在廠房內(nèi),辦公室的照明、空調(diào)也需要進(jìn)行供電。

        廠房供配電設(shè)計的時候,還需要考慮要滿足生產(chǎn)工藝需求,保證用電安全,滿足用電質(zhì)量,盡量節(jié)省資金,降低運行維護(hù)費用,為后續(xù)生產(chǎn)的擴(kuò)充留有余地。

        圖1是廠房的生產(chǎn)設(shè)備及辦公室的布置圖。

        在圖1 中,廠房可以分成生產(chǎn)區(qū)域、辦公區(qū)域。生產(chǎn)區(qū)域生產(chǎn)設(shè)備主要有:數(shù)控沖床、數(shù)控折彎機(jī)、激光切割機(jī)、焊接機(jī)器人工作站、數(shù)控剪板機(jī)、數(shù)控車床及機(jī)床的附屬設(shè)施。辦公區(qū)域主要集中了廠方的管理機(jī)構(gòu)和設(shè)計部門以及生活設(shè)施。為生產(chǎn)的順利進(jìn)行提供保障。

        圖1 廠房布局圖

        1 理論計算及選型

        1.1 負(fù)荷計算[4-5]

        為了進(jìn)行設(shè)備和電力線纜的選型,先要進(jìn)行負(fù)荷的計算。負(fù)荷計算主要方法有需要系數(shù)計算法、單位指標(biāo)計算法、利用系數(shù)法,其中單位指標(biāo)計算法又分成負(fù)荷密度指標(biāo)法、綜合單位指標(biāo)法、單位產(chǎn)品耗電法[6]。本項目因是按訂單進(jìn)行加工生產(chǎn),連續(xù)性不是很強(qiáng),訂單波動也比較大,故采用逐級統(tǒng)計的需要系數(shù)法。

        1.1.1 長期工作制設(shè)備的計算負(fù)荷

        長期運行工作制的設(shè)備的容量Pe=PN,即等于設(shè)備銘牌上的容量。廠房中的車床、折彎機(jī)、空壓機(jī)、發(fā)泡機(jī)、照明燈具等屬于這樣一類長期運行工作制設(shè)備。其P30,Q30,S30計算公式如下:

        式中:P30——有功功率計算負(fù)荷;

        Kd——需要系數(shù);

        Pe——設(shè)備實際容量。

        式中:Q30——無功功率計算負(fù)荷。

        式中:S30——視在功率計算負(fù)荷。

        1.1.2 短期反復(fù)工作制設(shè)備負(fù)荷

        短期反復(fù)工作制的設(shè)備需要先轉(zhuǎn)換成等效的容量。廠房中的行車、電焊機(jī)都是短期反復(fù)工作制。此類設(shè)備的首先要進(jìn)行設(shè)備變換。

        式中:PN——設(shè)備銘牌容量;

        ε——暫載率;

        SN——視在功率;

        cos?——功率因數(shù)。

        行車等效容量:

        行車的銘牌額定容量,實際暫載率為40%,實際容量:

        電焊機(jī)暫載率為60%,IN=280 A,UN=28 V,cos?=0.6,式中IN為輸入電流,UN為輸入電壓,cos? 為功率因數(shù)。

        表1 是詳細(xì)的負(fù)荷計算列表,根據(jù)各個設(shè)備的額定容量,列出了負(fù)荷的有功功率、無功功率及視在功率計算結(jié)果。

        表1 負(fù)荷計算表

        1.2 無功功率補(bǔ)償

        電力系統(tǒng)中規(guī)定有功功率與和無功功率必須保持協(xié)調(diào),從而維持系統(tǒng)的電壓,同時實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定,降低電能損耗,如果功率因數(shù)太低,就需要進(jìn)行必要的無功補(bǔ)償。無功補(bǔ)償后,能夠降低計算負(fù)荷的中無功功率數(shù)值,降低電能損耗,減少元件的規(guī)格,節(jié)省費用。無功補(bǔ)償應(yīng)按照全面規(guī)劃、合理布局、分層分區(qū)補(bǔ)償、就地平衡等原則進(jìn)行。本項目的設(shè)備選擇在合理使用,采用了盡可能的措施后,功率因數(shù)無法再提高了,所以要采用人工補(bǔ)償?shù)拇胧?/p>

        根據(jù)前面的計算,P30=253.497 kW,Q30=200.715 kVar,S30=323.34 kVA,得出相應(yīng)的功率因數(shù)cos?=0.78,低于供電部門要求的cos?>0.9 的要求。為此需要利用電容器進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償,擬定補(bǔ)償后的cos?=0.95,為今后廠房的擴(kuò)展提供比較大的余地。

        由cos?=0.95,得tan?=0.33。

        補(bǔ)償后的Q30=P30tan?=83.65 kVar

        需要補(bǔ)償?shù)臒o功容量為:

        QC=200.715-83.65=117.1 kVar

        采用BW0.4-12-1型電容器,所需電容器個數(shù):

        N=117.4/12=9.78個,取整為9個

        實際補(bǔ)償后無功功率為

        補(bǔ)償后視在功率為:

        1.3 變壓器損耗

        有功功率損耗:ΔP=0.01S′30=2.69 kW

        無功功率損耗:ΔQ=0.05S′30=13.45 kVar

        最終:P30=256.187 kW,Q30=106.165 kVar,S30=277.31 kVA,cos?=0.92>0.9符合供電部門要求。

        2 變壓器的選型

        取變壓器負(fù)荷系數(shù)0.85

        變壓器總?cè)萘浚?/p>

        根據(jù)變壓器規(guī)格:選擇400 kVar(S11-400 kVA-10 kV/0.4 kV油浸式變壓器)。

        補(bǔ)償后的計算電流為:

        總斷路器電流選擇:I=1.3 ×I30=547.74 A

        根據(jù)斷路器規(guī)格:選擇630 A(施耐德框架斷路器-MVS06N電流630 A)

        3 供配電設(shè)計

        3.1 負(fù)荷類型及供電方式確定

        根據(jù)生產(chǎn)的需要,結(jié)合管理的需要,我們對生產(chǎn)負(fù)荷及供電方案進(jìn)行的確定。

        在網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜生產(chǎn)工藝流程中,激光切割和上、下料系統(tǒng)是工件平面切割,機(jī)器人焊接是框架構(gòu)成精度的保證,數(shù)控機(jī)床、數(shù)控剪板機(jī)、數(shù)控折彎機(jī)、折彎機(jī)、空壓機(jī)是工件成型重要設(shè)備,都是重要生產(chǎn)環(huán)節(jié),所以這類設(shè)備是一級負(fù)荷,而落地砂輪機(jī)、沖床冷水機(jī)、電動液壓升降機(jī)是這些設(shè)備的附屬設(shè)備,也是這些設(shè)備運行的保障,所以同屬一級負(fù)荷設(shè)備。發(fā)泡機(jī)的作用是預(yù)防網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜與框架碰撞及兼顧密封,屬于二級負(fù)荷。一級負(fù)荷由鄰近車間及總電源兩路供電,二級負(fù)荷由本車間電源分兩路供電,三級負(fù)荷由本車間電源單回路供電。

        表2列出了主要的電氣設(shè)備及負(fù)荷類型及供電方式。

        表2 主要電氣設(shè)備及負(fù)荷類型、供電方式表

        3.2 供配電方案設(shè)計[1]

        在圖2 中,變壓器與配電室安裝在進(jìn)入廠區(qū)的位置。電纜均采用電纜橋架架空敷設(shè),辦公負(fù)荷選擇WDZ-YJY-4×25+1×16 電纜供電,辦公區(qū)空調(diào)選擇WDZ-YJY-5×16電纜供電。

        圖2 辦公區(qū)供電圖

        圖3中,主要設(shè)備均采用設(shè)備配電箱進(jìn)行配電,配電柜到設(shè)備配電箱電纜采用電纜橋架架空敷設(shè),配電箱到設(shè)備電纜穿管敷設(shè)。其中激光切割機(jī)配電箱選擇WDZ-YJY-4×70+1×35 電纜供電,折彎機(jī)配電箱選擇WDZ-YJY-4×25+1×16電纜供電。機(jī)器人焊接區(qū)配電箱選擇WDZ-YJY-4×35+1×16 供電,數(shù)控沖床配電箱選擇WDZ-YJY-4×70+1×35電纜供電,行車配電箱選擇WDZ-YJY-4×35+1×16 電纜供電等。

        圖3 生產(chǎn)區(qū)供電圖

        4 結(jié)論

        設(shè)計方案已經(jīng)投入運行1 年多,目前完成生產(chǎn)2 000 臺電氣柜、網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜及服務(wù)器機(jī)柜,產(chǎn)值600 W。整體運行平穩(wěn),沒有產(chǎn)生過負(fù)荷、因為意外停電導(dǎo)致生產(chǎn)停止的情況,有效保障了生產(chǎn)的安全可靠運行。

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