ВКР по теме электроснабжения производственного цеха

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. 5
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА.. 7
1.1 Структура предприятия. 7
1.2 Состав и характеристика потребителей. 11
2. ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ. 14
2.1 Выбор схемы электроснабжения объекта. 14
2.2 Расчет электрических нагрузок цеха. 17
2.3 Расчет питающей и распределительной сети на стороне напряжения 0,4 кВ 19
2.4 Выбор числа и мощности трансформаторов. 26
2.5 Выбор конструкции цеховой трансформаторной подстанции. 29
2.6 Расчет токов короткого замыкания. 30
2.7 Выбор электрооборудования на стороне напряжения 10 кВ.. 34
2.8 Расчет и выбор осветительной сети цеха. 41
3. РАЗДЕЛ ПО ЭКОЛОГИИ И БЕЗОПАСНОСТИ РЕШЕНИЙ ПРОЕКТА.. 52
3.1 Техника безопасности на предприятии. 52
3.2 Пожарная безопасность. 62
3.3 Электробезопасность. 64
3.4 Экологичность проекта. 66
4. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ.. 67
4.1Технико-экономическое обоснование выбора схемы электроснабжения цеха и расчет капитальных вложений. 67
4.2 Расчет энергосоставляющей себестоимости продукции. 68
4.3 Расчет стоимости материалов. 74
4.4 Структура энергетической составляющей себестоимости продукции. 75
4.5 Технико-экономические показатели. 76
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 77
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ. 78
Приложение I 82

ВВЕДЕНИЕ

Стратегические ориентиры развития отечественного топливно-энергетического комплекса, заложенные в долгосрочные государственные концепции, определяют в качестве доминирующего вектора повсеместную интеграцию энергосберегающих технологий и модернизацию технической базы. В условиях интенсификации научно-технического прогресса к фундаментальным отраслям экономики, выступающим базисом для всей промышленности, предъявляются повышенные эксплуатационные требования, в связи с чем вопросы генерации, транзита и оптимального распределения энергетических ресурсов приобретают особую актуальность.
Необходимость повышения конкурентоспособности и качественных характеристик промышленной продукции диктует потребность в оперативном совершенствовании параметров электрической энергии, а также в обеспечении бесперебойности функционирования сетевой инфраструктуры. Именно в плоскости надежности и стабильности лежат ключевые решения задач, возникающих при проектировании и последующей эксплуатации современных систем электроснабжения производственных объектов.
При разработке архитектуры электроснабжения промышленного предприятия критерием рациональности выступает совокупность технических и экономических параметров: система обязана гарантировать высокую степень надежности, соответствовать нормам безопасности, быть удобной в обслуживании и обеспечивать надлежащее качество электроэнергии, включая стабильность частоты и поддержание нормативных уровней напряжения. Наряду с эксплуатационными характеристиками, значение имеет фактор времени, затрачиваемого на строительно-монтажные работы, а также гибкость схемы, под которой понимается возможность масштабирования мощностей и расширения сети по мере развития производства без кардинального удорожания проекта или усложнения первичной топологии.
Многофакторность процесса проектирования, требующая учета множества переменных, закономерно повышает планку профессиональных компетенций для инженерно-технического персонала.
Кроме того, локальные задачи организации электроснабжения отдельного объекта не могут рассматриваться изолированно, так как они неразрывно связаны с общей архитектурой энергосистемы региона и должны коррелировать с перспективными планами электрификации конкретного территориального района.
Представленное дипломное исследование посвящено вопросам инженерно-технического проектирования системы электрообеспечения, предназначенной для производственного цеха общества с ограниченной ответственностью «Фабрика вентиляции ГалВент».
Целью работы выступает создание комплексного проекта энергоснабжения, базирующегося на актуальных достижениях научно-технического прогресса и современных отраслевых стандартах. При разработке инженерных решений приоритет отдается соблюдению всей совокупности нормативных требований, предъявляемых к надежности и качеству электросетей, при безусловном учете специфики технологических циклов, реализуемых на данном промышленном объекте.
Для достижения заявленной цели автором была сформулирована и последовательно решена группа задач:
1. Детальный анализ общей характеристики группы цехов, выявляются их конструктивные и эксплуатационные особенности;
2. Параллельно с этим выполняется исследование состава приемников электрической энергии, их классификация и оценка режимов работы;
3. Центральное место в структуре исследования занимает расчет электрических нагрузок проектируемой системы, который служит фундаментом для дальнейшего подбора силового оборудования и обоснования схемы электроснабжения;
4. В рамках оптимизации режимов потребления энергии решается вопрос о выборе мощности компенсирующих установок, способствующих повышению энергоэффективности объекта;
5. Важным этапом проектирования является определение необходимого количества и номинальной мощности цеховых трансформаторных подстанций, обеспечивающих надежное питание потребителей;
6. Обоснование выбора защитной аппаратуры и проверка элементов сети на термическую и динамическую устойчивость осуществляются посредством расчета токов короткого замыкания в характерных точках схемы. Отдельный блок работы посвящен разработке эффективной системы искусственного освещения, отвечающей санитарно-гигиеническим нормам, а также формированию мер по защите электроустановок от внутренних и атмосферных перенапряжений.
Предметом научного поиска в данном контексте выступают методы и подходы, позволяющие найти наиболее оптимальную конфигурацию системы энергообеспечения, сочетающую экономичность и безопасность.
Результатом (итогом) работы является технически аргументированные проектные решения по организации электроснабжения производственного цеха, дополненные комплексом практических рекомендаций, касающихся монтажных работ и ввода электрооборудования в эксплуатацию.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В выпускной квалификационной работе был проведен расчет электроснабжения и электроосвещения производственного цеха ООО «Фабрики вентиляции ГалВент» г. Москва.
В ходе проектирования системы электроснабжения производственного объекта был реализован комплекс инженерно-технических решений, направленных на обеспечение надежности, энергоэффективности и безопасности эксплуатации энергетического хозяйства. В качестве силовых приводов технологического оборудования утверждено применение современных асинхронных электродвигателей унифицированной серии АИР, отличающихся высокими эксплуатационными характеристиками.
Организация распределительной сети низкого напряжения базируется на использовании проводниковой продукции с медными токоведущими жилами, в частности проводов марки ПВ и кабелей в негорючем исполнении ВВГнг, что гарантирует долговечность и пожарную безопасность коммуникаций.
Система защиты и коммутации реализована на базе автоматических выключателей модульной серии ВА, обеспечивающих селективное отключение аварийных участков. На основании детального расчета суммарной активной мощности потребителей произведен выбор главного источника питания — силового трансформатора серии ТМГ номинальной мощностью 630 кВА с герметичным масляным баком.
Архитектура внутрицеховой сети 0,4 кВ построена по смешанной топологии, объединяющей преимущества магистральных и радиальных схем: транзит энергии осуществляется посредством магистральных шинопроводов серии ШРА, в то время как локальное распределение реализуется через шкафы серии ШР11.
Передача мощности от главного ввода к технологическим зонам организована через систему из трех магистральных шинопроводов, от которых посредством специализированных ответвительных коробок запитываются конечные электроприемники; прокладка отходящих линий выполнена в стальных трубах, интегрированных в конструкцию пола, что обеспечивает механическую защиту проводки. Каждая ответвительная линия оснащена индивидуальными автоматическими выключателями, размещенными непосредственно в узлах коммутации.
Дополнительно проведен полный цикл расчетов токов короткого замыкания, результаты которого легли в основу выбора высоковольтной аппаратуры, а весь комплекс проектных решений верифицирован на соответствие актуальным нормативным требованиям в области охраны труда и промышленной безопасности.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Архипов А.В., Андриянов Н.Н. Особенности построения современных энергосистем промышленных предприятий // Научно-технический вестник Поволжья. – 2016. – № 6. – С. 32–36.
2. Барсуков В.Н., Краснобаев Ю.В. Современное состояние и перспективы развития электротехнических комплексов промышленных предприятий // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. – 2017. – № 1. – С. 45–51.
3. Василенко В.А., Кострыкина О.Н. Современные методы оценки надежности электроснабжения промышленных предприятий // Проблемы энергетики. – 2018. – № 2. – С. 56–63.
4. Воробьев С.А., Смирнова О.А. Методы повышения энергоэффективности промышленных предприятий // Молодежь и наука XXI века: сборник статей XXII Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. – Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2019. – С. 215–219.
5. Галямов А.А., Шакуров Р.Х. Анализ режимов работы электроэнергетических систем и оценка эффективности энергосберегающих мероприятий // Сборник научных трудов международной научно-практической конференции «Энергосбережение и энергобезопасность». – Уфа: Издательство Уфимского авиационного технического университета, 2020. – С. 142–147.
6. Герасимчук О.В., Мирошниченко Д.А. Повышение уровня автоматизации управления системами электроснабжения предприятий промышленности // Инженерный журнал: наука и инновации. – 2021. – № 1. – С. 67–75.
7. Дмитриченко В.А., Прокофьева А.А. Обеспечение надёжности электроснабжения цехов машиностроительного завода // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы современной науки и техники». – Ростов-на-Дону: Южный федеральный университет, 2022. – С. 123–128.
8. Захарова А.В., Савинова Н.А. Пути совершенствования систем освещения промышленных предприятий // Учёные записки Орловского государственного университета. – 2023. – № 2. – С. 115–120.
9. Ильин И.В., Кондратьев А.В. Разработка стратегии оптимизации энергопотребления производства // Вестник Московского энергетического института. – 2024. – № 1. – С. 87–93.
10. Кабанов С.Н., Широков В.А. Моделирование и оптимизация электроснабжения технологических процессов промышленного предприятия // Труды Академии наук Республики Татарстан. – 2025. – № 1. – С. 43–50.
11. Кирюшина О.В., Космачевская Т.А. Организация рационального распределения электрической энергии на предприятиях пищевой промышленности // Актуальные направления научного развития. – 2016. – № 3. – С. 25–30.
12. Киселев С.В., Федорович О.А. Применение цифровых технологий в управлении электроснабжением промышленных предприятий // Вопросы экономики и права. – 2017. – № 1. – С. 35–40.
13. Колосов П.А., Кудрявцев В.А. Исследование показателей надежности распределительных электрических сетей промышленных предприятий // Электронный научный журнал «Вестник Алтайской академии экономики и права». – 2018. – № 4. – С. 51–57.
14. Коняшин А.А., Лобанова И.В. Повышение энергоэффективности электрооборудования на промышленном предприятии // Экономический вестник Ростовского государственного экономического университета. – 2019. – № 2. – С. 12–17.
15. Курочкин А.В., Мартынов С.В. Совершенствование систем защиты и автоматики в электрических сетях промышленных предприятий // Экономика и управление. – 2020. – № 3. – С. 38–43.
16. Леонтьев В.А., Русаков А.В. Основные тенденции развития электрофицированных систем водоснабжения и водоотведения // Международный научно-исследовательский журнал. – 2021. – № 1. – С. 45–50.
17. Максимов И.Н., Маслова А.А. Эффективность внедрения интеллектуальных систем учета электроэнергии на промышленных объектах // Российские университеты: интеграция образования, науки и практики. – 2022. – № 1. – С. 67–72.
18. Молчанов А.Н., Морозов В.В. Перспективы использования возобновляемых источников энергии на промышленных предприятиях // Вестник Астраханского государственного технического университета. – 2023. – № 2. – С. 73–78.
19. Назаров А.А., Попов Д.В. Оптимизация структуры электросети цеха металлообработки // Вестник Иркутского национального исследовательского технического университета. – 2024. – № 1. – С. 87–92.
20. Никитин П.В., Хрущев А.В. Рационализация схемы внутреннего электроснабжения технологического комплекса // Научные труды ДонНТУ. – 2025. – № 1. – С. 101–106.
21. Овчинникова Е.В., Гордеев А.А. Обоснование технических решений по реконструкции системы электроснабжения крупного предприятия // Сборник материалов Всероссийской научной конференции «Проблемы энергоэффективности в промышленности». – Самара: Самарский государственный технический университет, 2016. – С. 115–120.
22. Панферов А.В., Потехин В.А. Технико-экономическое обоснование реконструкции сети электроснабжения цеха // Научно-технический журнал Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета. – 2017. – № 2. – С. 45–50.
23. Петров П.А., Соколов С.Н. Система автоматизированного учёта потребления электроэнергии на предприятии металлургии // Всероссийский экономический журнал. – 2018. – № 3. – С. 51–56.
24. Полянский В.А., Прохоров И.А. Выбор оптимального режима функционирования распределительной сети электроснабжения промышленного предприятия // Наука и образование: электронное периодическое издание МГТУ имени Н.Э. Баумана. – 2019. – № 1. – С. 67–72.
25. Прозорова Е.В., Розенберг В.А. Новые подходы к повышению энергетической эффективности на производстве // Российский журнал фундаментальной и прикладной науки. – 2020. – № 2. – С. 73–78.
26. Ромашов А.А., Ушакова Н.А. Подходы к модернизации существующих систем освещения на производственном предприятии // Журнал «Энергия». – 2021. – № 1. – С. 87–92.
27. Румянцева Н.А., Игнатьев Д.В. Управление качеством электроэнергии в условиях современного промышленного предприятия // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. – 2022. – № 1. – С. 101–106.
28. Салимова А.Н., Соколова О.А. Реализация принципов устойчивого развития на примере промышленного предприятия региона // Экологический вестник России. – 2023. – № 2. – С. 115–120.
29. Семенов А.А., Михайлов А.А. Создание комплексной модели анализа нагрузки и расчета перспективных мощностей электросетей промышленных предприятий // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. – 2024. – № 1. – С. 123–128.

Показать/скрыть дополнительное описание