Электроснабжение цеха

  где:  Т°_м.н – максимальная рабочая температура нагревателей

(Т°_м.н=1000°С по таблице [3]);

Т°_н=1000+273=1273К

Определим удельную поверхностную мощность нагревателя  по формуле:

Р_уд.ид=С_пр.*[(Т_н/100)⁴ – (Т_и/100)⁴]                                          (4.21)

где: С_пр – приведенный коэффициент излучения;

  Т_н – температура нагревателей во время нагрева;

Т_и – температура изделия при нагреве.

Р_уд.ид=3,34*[(1237/100)⁴ – (1137/100)⁴]=22,4*10³ Вт/м²

  Определяем мощность одной спирали  по формуле:

Р_ф=Р_н/(m*n)                                       (4.22)

где: Р_н – номинальная мощность печи;

       m – число фаз (m=3);

n – число параллельных ветвей на фазу(n=3).

Р_ф=100/(3*3)=11,1кВт

6. Определим  сопротивление нихрома Х20Н80 при  температуре Т°_м.н=1000°С по формуле:

R₁₀₀₀=R₂₀*[1+α(1000-20)]                           (4.23)

где: R₂₀ – удельное сопротивление нихрома при температуре 20°С (R₂₀=1,1*10^-6 Ом*м по таблице3.1 (2));

α=28*10^-6 – удельный коэффициент (по таблице 1,1 (3)).

 R₁₀₀₀=1,1*10^-6*(1+28*10^-6*(1000-20))=1,13*10^-6 Ом*м

  Определяем фазное напряжение  сети при соединении нагревателей в звезду по формуле:

U_ф=U_н/

                             (4.24)

U_ф=380/ =220В

  Определим допустимое значение  удельной поверхностной мощности  по формуле:

ρ_доп=Р_уд.ид.*α_эф.                                     (4.25)

где: Р_уд.ид. – удельная поверхность мощность идеального нагревателя;

α_эф=0,62 – коэффициент эффективности, по таблице 4.1 (3)._.                                                                 

ρ_доп=22,4*10³*0,62=13,9*10³Вт/м²

  Определяем расчетный диаметр  проволоки для нагревателей по  формуле:

d=(4Р_ф²*R₁₀₀₀)/(π²*U_ф²* ρ_доп)                            (4.26)

где: Р_ф – мощность одной спирали;

U_ф – фазное напряжение;

ρ_доп – допустимая  удельная поверхностная мощность;

R₁₀₀₀ – удельное сопротивление нихрома при температуре 1000°С.

d=(4*(11,1*10³)²*1,13*10^-6)/(3,14²*220²*13,9*10³)=0,0044м

  Определяем сечение проволоки  нагревателя по формуле:

S=π*d ²/ 4                                    (4.27)

                        S= π * 0,0044² / 4=15,2*10^-6м²

 

  Определим длину нагревательной  проволоки по формуле: 

L= (U_ф²*S)/(P_ф*R₁₀₀₀)                                       (4.28)

где: R₁₀₀₀ – удельное сопротивление нихрома при температуре 1000°С;

Р_ф – мощность одной спирали;

U_ф – фазное напряжение;

S – сечение проволоки нагревателя.

L=(220²*15,2*10^-6)/(11,1*10³*1,6*10^-6)=41,42м

  Определим рекомендуемый шаг  спирали по формуле:

S=2* d                                             (4.29)

S=2*0,0044=0,0088м

Определим рекомендуемый диаметр спирали по формуле:

D=8*d                                              (4.30)

D=8*0,0044=0,0352м

 

Определим длину спирали на одну фазу по формуле:

L_сп= L /(π*D)*S                                         (4.31)

где: D – диаметр спирали;

L – длина нагревательной проволоки;

 S – рекомендуемый шаг спирали.

L_сп=41,42/(3,14*0,0352)*0,0088=3,3м.

 

4.7 Разработка схемы электрической принципиальной.

Схема цепи управления и сигнализации питается напряжением 380В и содержит: автоматический выключатель QF1; прибор теплового контроля ПТК (с датчиком температуры печи ДТ); катушка контактора КЛ и промежуточное реле РП; сигнальные лампы ЛЗ (зеленая), ЛК (красная), ЛЖ (желтая). Схема обеспечивает ручное и дистанционное управление тепловым процессом печи. Выбор вида управления осуществляется универсальным переключателем SA на три положения.

При нейтральном положении О рукоятки SA нагреватели печи отключены, горит лампа ЛЗ.

При ручном управлении рукоятка SA становится в положение Р, включается реле РП  своим контактом замыкает цепь катушки контактора КЛ. Контактор включается, подавая питание на нагреватели, лампа ЛЗ гаснет, лампа ЛК загорается. В режиме ручного управления прибор теплового контроля ПТК не оказывает влияние на ход теплового процесса. Он лишь дает оператору информацию о температуре печи.

При автоматическом управлении рукоятка SA становится в положение А. Теперь сигнал на включение и отключение реле РП, а следовательно, и на включение и отключение нагревателей выдается прибором ПТК. Реле РП включается, если замкнут контакт Мин этого прибора, и отключается  при замыкании контакта Мин. Если причина по каким-то причинам превысит максимально допустимую, замкнется контакт Макс ПТК и загорится лампа ЛЖ и привлечет внимание обслуживающего персонала. 

 

4.8 Выбор элементов схемы

 

  Выберем магнитный пускатель  для установки по таблице 9.2.3 (1). Марка пускателя ПМЛ-7000, сравним  его данные с номинальными  данными установки. 

Таблица 2

Данные  установки		Данные  магнитного пускателя
Uн=380В	=	Uн=380В
Iн. =200А	<	Iн.м.п. =250А

 

Другие  элементы схемы: в качестве прибора  теплового контроля выберем прибор ПТК, для включения нагревателей в ручной или автоматический режим  выбираем универсальный переключатель (командоконтроллер)  SA, для визуального наблюдения за работой установки используем сигнальные лампы, для контроля основных параметров сети примем амперметры, вольтметры, ваттметры, включенные в схему управления.

 

4.9 Расчет и выбор ПЗА

 

 Выберем автоматический выключатель, для этого определим ток расцепителя по формуле:

I_расц.=1,25* I_н                                            (4.35)

I_расц.=1,25*200=250А

По  таблице  [1] выбираем автоматический выключатель типа А3734Б и сравниваем его данные с данными установки.

 

 

 

 

 

Таблица 3

Данные  установки		Данные  автоматического выключателя
Uн=380В	<	Uн=500В
Iн. =200А	<	Iн.а.в.=400А
Iрасц.=250А	=	Iн.расц.=250А

 

Рассчитаем  пускозащитную аппаратуру для печи. Сначала рассчитаем предохранители. Определим номинальный ток установки по формуле:

I_н=

                                  (4.32)

где:U_н – номинальное напряжение сети;

Р_н=132кВт – номинальная, потребляемая мощность печи.

I_н=  =200А

  Определим пусковой ток установки по формуле:

I_п= 4,5*I_н                                                                         (4.33)

I_п= 4,5*200=900А

Определим ток плавкой вставки предохранителя по формуле:

I_н.вст. =

                                  (4.34)

где: α=4 – коэффициент, зависящий от условий и длительности пускового периода.

I_н.вст. = =225А

По  таблице 9.6.1 (1) выбираем  предохранитель ПН-2-1000 и сравниваем его данные с  полученными данными:

 

 

 

 

Таблица 1

Данные установки		Данные  предохранителя
Uн=380В	=	Uн=380В
Iп=900А	<	Iн.пр.=1000А
Iн.вст. =225А	<	Iн.расц.=250А

 

 

5. Технико-экономическое  обоснование.

Смета затрат на: печь сопротивления

Основание: калькуляция чертежей

Средства  на оплату труда: 190 771 руб.

Сметная стоимость ЭО без НДС: 349 139,16 руб.

Составлен на уровне текущих цен на 15. 04. 08

Таблица 17

№	Наименование	ед.изм.	кол-во	цена, руб.	стоимость руб.
1	Двигатель MTKF11-6	шт.	2	8 000	16 000
2	Магнитный пускатель	шт.	2	300	600
3	Блок  управления ШД	шт.	1	6 000	6 000
4	Кабель  АВВГ 5 х 4	м	10	29	290
5	Автомат. выключатель	шт.	1	230	230
6	Зарплата	руб.			190 771
7	Отчисления  на соц. нужды, 26% от ЗП	руб.			49 600,46
8	Амортизация	руб.			4 611,6
9	Затраты на электроэнергию	руб.			7 731
10	Всего прямые затраты	руб.			275 833,6
11	Накладные расходы	руб.			47 443,4
12	Себестоимость				323 277
13	Плановые  накопления	руб.			25 862,16
14	Сметная стоимость	руб.			349 139,16
15	Сумма НДС, 18%	руб.			62845,05
16	Всего с НДС	руб.			411 984,21

 

 

Таблица 18

Наименование	Обозначение	Базовая технология, руб.	Новая технология, руб.
Система привода	ЭП	22 000	27 000

 

Определяем  капитальные вложения по обоим вариантам  по формуле

К = С_об + С_тр + С_мр (5.1)

где   С_об – стоимость оборудования

С_тр – стоимость затрат на транспортировку оборудования, 7% от стоимости оборудования

С_м – стоимость монтажных работ, С_м = 15% от стоимости оборудования

  Рассчитываем базисный вариант:

Затраты на транспортировку 

С_ст = С_об * 7 / 100% (5.2)

С_ст = 22 000 * 0,07 = 1 540 ( руб.)

Стоимость монтажных работ

С_м = С_об * 15 / 100% (5.3)

С_м = 22 000 * 0,15 = 3 300 ( руб.)

Капитальные вложения

К_б = 22 000 + 1 540 + 3 300 = 26 840 ( руб.)

  Рассчитываем новый вариант:

Затраты на транспортировку по формуле (5.2)

С_ст = 27 000 * 0,07 = 1 890 ( руб.)

Стоимость монтажных работ по формуле (5.3)

С_м = 27 000 * 0,15 = 4 050 ( руб.)

Капитальные вложения по формуле (5.1)

К_н = 27 000 + 1 890 + 4 050 = 32 940 ( руб.)

Определяем  эксплуатационные затраты по формуле

 Э_з = ЗП + А + Э (5.4)

где  ЗП – заработная плата

А – издержки на амортизацию

Э – затраты на электроэнергию.

Расчет  заработной платы по формуле

ЗП = n * Т_став * К_слож * К_ур * Ф (5.5)

  где n – количество рабочих; электромонтер 4 разряда – 1 человек,      механик – 1 человек, рабочий – 1 человек;

Т_став – тарифная ставка; электромонтера - 21 руб., механика – 23 руб., рабочего – 19 руб.

К_слож – коэффициент сложности, 1,8

К_ур. – уральский коэффициент,  1,15

Ф – число часов работы в год, 1440 час.

Расчет  базисного варианта

ЗП = ( 1 * 21 ) + ( 1 * 23 ) + ( 1 * 19 ) * 1,8 * 1,15 * 1 440 = 190 771 ( руб.)

Расчет  нового варианта

ЗП = ( 1 * 21 ) + ( 1 * 23 ) + ( 1 * 19 ) * 1,8 * 1,15 * 1 440 = 190 771 ( руб.)

Издержки  на амортизацию (А) принимаем 14% от капитальных вложений