Файл: Мукосеев Ю.Л. Электроснабжение промышленных предприятий учебник.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 344
Скачиваний: 11
где W — энергия; М — продукция, выпущенная за рас сматриваемый период.
Характерным показателем является также электро вооруженность труда, выражаемая количеством кило ватт-часов, приходящихся в год на одного рабочего (шэвт, кВт-ч,год). Е сли известно число часов, отработанных одним рабочим в год ТраС, то отношение Щш.т/^раб ---
-- Р0в.т будет выражать электровооруженность в кило ваттах на одного рабочего. Электровооруженность Рэвт также играет большую роль в перспективных расчетах по определению электрических нагрузок и расходов элект роэнергии промышленными предприятиями.
Стабильность расположения оборудования. Характе ристикой потребителей электроэнергии является степень стабильности расположения технологического оборудова ния, которое обычно устанавливается неподвижно, но может перемещаться по площади предприятия или цеха или заменяться другим, более производительным. Это относится прежде всего к металлорежущим станкам маши ностроительной промышленности, различным машинам в легкой промышленности, где род изделия и технологиче ский процесс меняются непрерывно из-за специфического характера производства.
На таких предприятиях частые изменения распо
ложения оборудования |
создают |
особые требования |
|
в |
отношении гибкости |
к строительной части зданий и |
|
к |
электросетям, которые |
должны |
быть универсальными |
и обеспечивать электроснабжение при изменяющемся рас положении или его замену без существенных переде лок и затрат, а также без нарушения производства. Эти требования не распространяются на случаи смены тяже лого оборудования и другие виды реконструкции пред приятия, когда одновременно производятся значитель ные строительные и монтажные работы, так как при этом проводятся и соответствующие электромонтажные работы для электроснабжения реконструируемого цеха или предприятия.
Под , определение «перемещаемое оборудование» не попадают передвижные установки, например мостовые краны, подъемно-транспортные сооружения, питающиеся от контактной сети, электроснабжение которой стабильно по расположению.
2 Мукосеев Ю. Л. |
33 |
ГЛАВА ВТОРАЯ
ПОТРЕБИТЕЛИ И ПРИЕМНИКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ С ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ
2-1. ГОРНОДОБЫВАЮЩАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
Угольные шахты и рудники. Мощность электродвига телей, применяемых для добычи и транспортировки угля в подземных выработках, колеблется в таких пределах: 1—3 кВт для электроинструмента — сверл и перфора торов; 4,2—40 кВт для конвейеров и лебедок; 40—170 кВт для врубовых машин и комбайнов; 325—700 кВт для про ходческих комбайнов (рис. 2-1), 250—1 000 кВт для вен-
Рпс. 2-1. Проходческий комбайн ПК-8 для прохода выработки сечением 8 м2 мощностью 325 кВт.
тиляторов, насосов водоотлива и углесосов и 1 250— 8 800 кВт для главного подъема. Ток трехфазный. Главный подъем в современных шахтах выполняется по системам УРВД или УТВД, заменившим систему ДГД. Исполни тельные двигатели постоянного тока имеют частоту вра щения 28—30 об/мин, вследствие этого их диаметры до
стигают 5 м и выше.
Ранее применявшееся напряжение электродвигателей 380 В в большинстве подземных выработок заменено на 660 В (намечается применение напряжения 1 140 В = = 3 х380 В). За рубежом имеются шахты, где применяется
34
напряжение 1 000—1 100 В. Для двигателей насосов и вентиляторов 250 кВт и выше под землей применяются напряжения 6 кВ и в надземных установках б и 10 кВ. Для электроинструмента применяется повышенная ча стота 150 Гц. Сети всех напряжений в подземных выра ботках работают с изолированной нейтралью.
Механизмы в забое работают в тяжелом режиме ПКР до 60% ПВ, а водоотлив и вентиляция — в продолжи тельном режиме. Условия работы электрооборудования в подземных выработках тяжелые, поэтому применяемое электрооборудование должно иметь специальное испол нение (рудничное и взрывозащищенное) и большую меха ническую прочность из-за возможности повреждения от ударов. Поскольку условия работы людей в шахтах явля ются тяжелыми, а в газоносных шахтах имеется опасность взрыва и пожара, то электроснабжение угольных шахт должно быть весьма надежным. К 1-й категории относятся главный вентилятор, главный подъем, котельная, осве щение, калориферы, водоотлив. При прекращении электро снабжения газоносных шахт предусматривается немедлен ный вывод рабочих из лавы.
По мере прохождения забоев механизмы в лаве пере двигаются, что требует применения специальных передвиж ных сетей; расположение водоотлива, главных вентилято ров и подъемных машин постоянное.
В подземных рудниках, не опасных по газу, применя
ется откатка |
электровозами с двигателями 20—150 кВт, |
работающими |
от контактной сети постоянного тока |
250-550 В. |
|
Общая установленная мощность потребителей отдель ных шахт и рудников составляет 5—50 МВт.
Карьеры открытой добычи угля, руды и нерудных ископаемых. Основными потребителями электроэнергии в карьерах являются экскаваторы различных типов. Если у старого шагающего экскаватора-драглайна типа ЭШ-14/65 с ковшом 14 м3 и стрелой 65 м (рис. 2-2) общая мощность электродвигателей 3 516 кВт, то у современного экскава тора ЭШ-80/100 с электроприводом по системе ДГД мощ ность только сетевого синхронного двигателя 14 МВт, а общая мощность всех установленных на нем электриче ских машин составляет 70 МВт.
Директивами XXIV съезда КПСС на 9-ю пятилетку намечено применение экскаваторов для вскрышных работ и добычи ископаемых с ковшами до 100 м3, при которых
2* |
35 |
мощность сетевых двигателей достигнет 18—28 МВт. Воз растут также мощности экскаваторов с механической лопа той. Если экскаватор ЭВГ-35/65 с ковшом 35 м3 и лопатой длиной 65 м имеет мощность сетевого двигателя 3,2 МВт, то экскаватор ЭВГ-100/100 будет иметь сетевой двигатель мощностью 18 МВт. В зарубежных установках применя ются аналогичные экскаваторы с ковшом 153 м3 и лопа той 65 м при мощности сетевого двигателя 15 МВт.
Крупными потребителями электроэнергии являются также роторные или многоковшовые экскаваторы, имею-
Рис. 2-2. Шагающий экскаватор УЗТМ типа ЭШ-14/65.
щие ротор с ковшами по 1,6—4,5 м3 (рис. 2-3). Суммарная мощность роторных экскаваторов достигает 90 МВт.
Электроэнергия подается на экскаваторы гибкими ка белями при 6 или 10 кВ; для питания мелких двигателей и освещения на них устанавливаются понижающие транс форматоры. Режим работы экскаваторов резко переменный вследствие большой мощности электродвигателей и пере менного графика нагрузки. По степени бесперебойности экскаваторы относятся ко 2-й категории.
Буровые станки для бурения в карьерах шурфов под взрывные работы имеют мощности двигателей 30—450 кВт при напряжениях 380 и 6 000 В. Снабжение сжатым воз духом пневматического инструмента производится от мел ких передвижных компрессоров или от стационарной цент
36
ральной компрессорной. Суммарные установленные мощ ности открытых разработок составляют десятки мегаватт.
Для добычи редких металлов применяют плавучие драги, масса которых достигает 2 000 т и более, а суммар
ная мощность двигателей |
300—1 015 кВт. Сверхмощная |
|
драга 600 л, изготовленная |
в СССР, размером 235 х46 м |
|
и высотой |
40 м имеет 285 двигателей общей мощностью |
|
6 808 кВт. |
Часть двигателей работает на напряжении |
6 000 В, остальные питаются через трансформаторы мощ ностью 2 х і 000 + 1 х180 кВ-А напряжением 6/0,4 кВ.
Рис. 2-3. Роторный экскаватор Ш Ш З типа ЭРШР-1000 на рельсошагающем ходу.
Масса драги более 10 000 т. Питание драг производится гибким кабелем при напряжении 6 кВ, режим их работы —
ПКР, категория надежности 2-я.
Нефтепромыслы. Буровые установки. Вращение до лота при бурении скваяшн для добычи нефти и газа про изводится электродвигателями с поверхности земли (ро торное бурение), турбобурами или электробурами, распо ложенными в скважине непосредственно над долотом. Глубина бурения современных скважин достигает 5— 9,16 км, что является пока пределом проникновения че ловека в глубь земли.
Мощность приводов основных механизмов буровых установок — роторного стола и лебедок для спуска и подъе ма инструмента массой 250—450 т с асинхронным двига телем или по системе ДГД — составляет 125—2 000 кВт; буровых насосов 225—1 480 кВт, вспомогательных меха
37
низмов 1,7—28 кВт. Суммарная мощность двигателей бу ровых установок достигает К) МВт и более. Напряжение главных двигателей лебедок 500 В с тенденцией перехода на G60 В. В тяжелых условиях работы буровой, являю щейся временной передвижной установкой, применение напряжения 6 кВ для лебедок не опрадывается. Суммарная мощность буровой установки Уралмаш-Э4, предназначен ной для бурения глубиной до 5 000 м и имеющей 43 дви гателя, составляет 3 МВт. Для вспомогательных механиз мов и освещения применяется напряжение 380'220 В.
Рис. 2-4. Драга 380 с емкостью ковгаов 380 л.
Наиболее интересным приводом является электробур, впервые в мире созданный в СССР в 1937—1938 гг. Мощ ность двигателей электробуров, находящихся в забое скважин, так называемых «погружных», 82—230 кВт при напряжении 900—1 650 В и частоте 50 Гц; диаметр статора двигателя 215—250 мм, длина 7,5—12 м.
Сложным является трехфазный токоподвод к двига телю сквозь колонну обсадных труб, которые использу ются в качестве проводника одной из фаз. Две фазы пере даются кабелем с резиновой изоляцией и специальными контактами, позволяющими соединять отрезки кабеля одновременно с соединением труб. Вследствие большой потери напряжение питания двигателя регулируется в со ответствии с глубиной скважины. Режим работы механиз мов при спуско-подъемных операциях — ПКР; при бу рении — продолжительный с переменной нагрузкой в за висимости от твердости породы и формы долота.
38
По категории бесперебойности буровые установки глубиной более 3 000 м и менее глубокие, но со сложными геологическими условиями, а также расположенные на море относятся к 1-й категории, так как при отключении питания возможно заедание инструмента из-за оседания грунта. Буровые установки являются перемещаемыми, их расположение меняется в течение года в зависимости от местных условий и производительности буровых уста
новок.
Нефтедобыча. При основном способе добычи нефти из скважины путем глубиннонасосных установок применя ются станки-качалки, снабженные штанговыми глубин ными насосами, позволяющими поднимать нефть с глу бины более 3 км. Электропривод станков-качалок осуще ствляется асинхронными двигателями мощностью 1,7 — 55 кВт. График нагрузки станков-качалок характерен периодическими пиками и провалами, обусловленными их конструкцией, что вызывает значительное снижение сред него cos ф до 0,4—0,7. Станки-качалки относятся ко 2-й категории потребителей и допускают кратковременные перерывы не более нескольких минут, после чего воз можны оседание песка, заклинивание плунжера и другие явления, вызывающие большие затраты на восстановле ние работы скважины. Поэтому для станков-качалок, обычно разбросанных но территории нефтепромыслов без обслуживающего персонала, предусматривается инди видуальный или групповой самозапуск очередями по условиям питающей сети.
Более прогрессивными установками для глубоких сква жин являются погружные центробежные электронасосы, расположенные в скважине ниже уровня нефти на 5Ö— 100 м и снабженные погружными электродвигателями специальной конструкции «трубообразной» формы с диа
метром 103—123 мм |
и |
длиной 4,2—8 м, |
мощностью |
7—95 кВт. Двигатели |
имеют нестандартное |
напряжение |
|
300—1 000 В и питаются |
от специальных автотрансфор |
маторов с первичным напряжением 380 В по трехжильному кабелю с водонефтестойкой изоляцией длиной до 2 250 м. Величина cos ф таких установок 0,57—0,9. Режим работы продолжительный, категория 2-я.
При компрессорном способе добычи нефти, в глубокие и многодебитңые скважины подается нефтяной газ или воздух под давлением до 250 кгс/см2 (от поршневых комп рессоров с электроприводом или от газомотокомпрессоров).
39