|
Реферат: Расчет затвердевания плоской отливки (Металлургия)
Министерство образования Российской Федерации
Сибирский государственный индустриальный университет
Кафедра литейного производства
Расчет затвердевания плоской отливки
в массивной форме
Выполнили: ст. гр. МЛА-97
Злобина С. А.
Карпинский А. В.
Кирина Л. В.
Тимаревский А. В.
Токар А. Н.
Проверил: доцент, к.т.н.
Передернин Л.В.
Новокузнецк 2001
Содержание
Содержание 2
Задание 3
Постановка задачи 4
1. Графическое представление 4
2. Математическая формулировка задачи 5
Метод расчета 7
Схема апроксимации 8
Алгоритм расчета 11
Идентификаторы 13
Блок-схема 14
Программа 17
Сравнение с инженерными методами расчета 20
Результаты расчета 21
Задание
Отливка в виде бесконечной плиты толщиной 2Lo=30 мм
Сплав: Латунь (10% Zn).
Форма: Песчано-глинистая объемная сырая (ПГФ).
Индексы: 1-Метв, 2- Меж, 4-форма.
а1=3,6(10-5 м2/с
а2=2,1(10-5 м2/с
(1=195 Вт/м(К
(2=101 Вт/м(К
(1=8600 кг/м3
(2=8000 кг/м3
L=221000 Дж/кг
b4=1300 Вт(с1/2/(м2(К)
Tф=293 К
Ts=1312,5 К
Tн=1345 К
N=100
et=0,01 c
eТ=0,01 oC
Постановка задачи
Графическое представление
Принимаем следующие условия:
Отливка в виде бесконечной плиты толщиной 2Lo затвердевает в объемной
массивной песчано-глинистой форме. Принимаем, что теплофизические
характеристики формы и металла постоянны и одинаковы по всему объему,
системы сосредоточенные, геометрическая ось совпадает тепловой и поэтому
можно рассматривать только половину отливки. Lo Ai=Ci=[pic] Bi=2Ai+[pic] Di=[pic] (36)
Определим значения коэффициентов для граничных условий:
на границе раздела отливка-форма
[pic] (37)
приведем это выражение к виду (28 а)
[pic] отсюда (38)
b2=q2=[pic] a2=p2=1 (39)
на границе раздела Meтв - Меж
из (29), Tnf=Tn=> anf+1=0, bnf+1=Ts
(40)
условие на оси симметрии
Tn-1=Tn в соответствии с (21)
pn=1, qn=0 (41)
подставив (41) в (34) получим
[pic] (42)
Алгоритм расчета
1) Определить теплофизические характеристики сред, участвующих в
тепловом взаимодействии ?1, ?2, ?1, ?2, L, а1, а2, Тs, Тн, Тф.
2) Определить размеры отливки, параметры дискретизации и точность
расчета
2l0=30 мм, l0=R=15 мм=0,015 м
n=100, [pic]
первый шаг по времени: ?t1=0,01 с, t=t+?t
еt=0,01 с, et=0,1 оC
3) Принять, что на первом временном шаге к=1, t1=?t1, nf=1, Т1=Т3,
Тi=Тн, , i=2,…,n, Т4=Тф
4) Величина плотности теплового потока на границе раздела отливка –
форма
[pic] (43)
[pic], s=0, (нулевое приближение)
к=2, [pic] (44)
5) Найти нулевое приближение ?tк, 0 на к-том шаге
переход nf > i > i+1 по формуле (23)
[pic]
6) Найти коэффициенты Ai, Сi, Вi, Di по соответствующим формулам для
сред Метв. и Меж. В нулевом приближении при s=0
7) Рассчитать прогоночные коэффициенты ai+1, bi+1 для Метв. и Меж.,
s=0 с учетом что Тnf=Тз.
Т1=р2Т2+g2
Тi=а2Т2+в2
Найти а2 и в2:
а2=1, [pic] (45)
[pic] (46)
[pic]
8) Рассчитать температуру на оси симметрии
[pic] (47)
[pic]
9) Рассчитать температурное поле жидкого и твердого металла
[pic] (48)
10) Пересчитать значения ?tк по итерационному процессу (24)
[pic]
d – параметр итерации (d=0…1)
проверяем точность;
11) Скорость охлаждения в каждом узле i рассчитать по формуле:
[pic], оС/с (50)
12) Скорость затвердевания на каждом временном шаге:
[pic], м/с (51)
13) Средняя скорость охлаждения на оси отливки:
[pic]
14) Положение фронта затвердевания по отношению к поверхности отливки
[pic], к – шаг по времени (52)
15) Полное время затвердевания
[pic], к' - последний шаг (53)
16) Средняя скорость затвердевания отливки
[pic] (54)
Идентификаторы
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
Блок-схема
- [Вводим исходные данные
- [Вычисляем шаг по пространству
- [Вычисляем коэффициенты Аj, Сj для подстановки в (32), (33) и задаем
температуру в первой точке
- [Температурное поле для первого шага по времени
- [Делаем шаг по времени
- [Вычисляем плотность теплового потока
- [Шаг по времени в нулевом приближении
- [Начальные прогоночные коэффициенты
- [Шаг по итерации
- [Вычисляем коэффициенты Bj для подстановки в (32), (33)
- [Вычисляем прогоночные коэффициенты по твердому металлу
- [Прогоночные коэффициенты для фронта
- [Вычисляем прогоночные коэффициенты по жидкому металлу
- [Температура на оси симметрии
- [Расчет температурного поля
- [Ищем максимальный температурный шаг
- [Уточняем (t
- [Точность временного шага
- [Проверка точности
- [Расчет времени
- [Скорость охлаждения в каждом узле
- [Скорость затвердевания и положение фронта
- [Вывод результатов
- [Проверка достижения фронтом центра отливки
- [Расчет полного времени, ср. скорости затвердевания ср. скорости
охлаждения на оси отливки
Вывод результатов
- [Конец.
Программа
CLEAR , , 2000
DIM T(1000), T1(1000), AP(1000), BP(1000), Vox(1000), N$(50)
2 CLS
N = 100: KV = 50: N9 = 5: L = .015
TM = 293: TI = 1345: TS = 1312.5
BM = 1300: a1 = .000036: a2 = .000021
TA0 = .01: ETA = .01: E = .01
l1 = 195: l2 = 101
R0 = 8600: LS = 221000
AF = 0: Pi = 3.14159265359#
3 PRINT "Число шагов N, штук"; N
PRINT "Длина отливки L, м"; L
PRINT "Температура формы Tf, К"; TM
PRINT "Начальная температура сплава Tн, К"; TI
PRINT "Температура затвердевания Tz, К"; TS
PRINT "Bф "; BM
PRINT "Первый шаг по времени, Tk0 "; TA0
PRINT "Точность по времени, Еt "; ETA
PRINT "Точность по температуре, ЕТ "; E
PRINT "Температуропроводность Ме твердого, а1 "; a1
PRINT "Температуропроводность Ме жидкого, а2 "; a2
PRINT "LS= "; LS
PRINT "Коэф. теплопроводности, l1 "; l1
PRINT "Коэф. теплопроводности, l2"; l2
PRINT "Плотность Ме твердого, р1 "; R0
INPUT "Изменить данные "; QV$
IF QV$ = "Y" THEN GOSUB 222
48 N1 = N - 1
DX = L / (N - 1)
A = a1 / DX ^ 2
B1 = 2 * A
RL = R0 * LS * DX
NF = 1
B2 = l1 / DX
KV1 = 1
AL = a2 / DX ^ 2
BL1 = 2 * AL
BL2 = l2 / DX
T(1) = TS
T1(1) = TS
FOR i = 2 TO N
T(i) = TI
T1(i) = TI
NEXT i
TA = TA0
K = 1
dta = .01
GOTO 103
101 K = K + 1
NF = NF + 1
B3 = SQR(Pi * TA)
q = BM * (T(1) - TM) / B3
dta = RL / (AF + q)
B5 = BM * TM / B3
B3 = BM / B3
B4 = B2 + B3
AP(1) = B2 / B4
BP(1) = B5 / B4
T(NF) = TS
NF1 = NF - 1
NF2 = NF + 1
K1 = 0
102 K1 = K1 + 1
Et = 0
B3 = SQR(Pi * (TA + dta))
q = BM * (T(1) - TM) / B3
B5 = BM * TM / B3
B3 = BM / B3
B4 = B2 + B3
AP(1) = B2 / B4
BP(1) = B5 / B4
DTA1 = 1 / dta
IF NF1 = 1 THEN GOTO 23
FOR i = 2 TO NF1
B = B1 + DTA1
f = DTA1 * T1(i)
B4 = B - A * AP(i - 1)
AP(i) = A / B4
BP(i) = (A * BP(i - 1) + f) / B4
NEXT i
23 FOR i = NF1 TO 1 STEP -1
TC = AP(i) * T(i + 1) + BP(i)
B = ABS(TC - T(i)) / TC
IF B > Et THEN Et = B
T(i) = TC
NEXT i
AP(NF) = 0
BP(NF) = TS
B = BL1 + DTA1
FOR i = NF2 TO N
f = DTA1 * T1(i)
B4 = B - AL * AP(i - 1)
AP(i) = AL / B4
BP(i) = (AL * BP(i - 1) + f) / B4
NEXT i
IF NF = N THEN GOTO 34
TC = BP(N) / (1 - AP(N))
B = ABS(TC - T(N)) / TC
T(N) = TC
IF B > Et THEN Et = B
IF NF >= N1 THEN GOTO 34
FOR i = N1 TO NF2 STEP -1
TC = AP(i) * T(i + 1) + BP(i)
B = ABS(TC - T(i)) / TC
IF B > Et THEN Et = B
T(i) = TC
NEXT i
34 P = AF + q
P1 = 1 / P
TM2 = BL2 * (T(NF2) - TS)
IF NF = N THEN GOTO 80
TM1 = B2 * (TS - T(NF1))
DTF = P1 * (RL + dta * (TM2 - TM1 + P))
P3 = ABS(DTF - dta) / DTF
dta = DTF
IF (P3 > ETA) OR (Et > E) THEN GOTO 102
80 TA = TA + dta
IF NF = 1 THEN dta = TA0
Vox = (T1(NF) - TS) / dta
FOR i = 1 TO N
Vox(i) = (T1(i) - T(i)) / dta
T1(i) = T(i)
NEXT i
VS = DX / dta
Xf = (K - 1) * DX
IF K KV1 + 1 THEN GOTO 33
KV1 = KV1 + KV
GOSUB 777
33 GOTO 105
103 PRINT "РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА": CLS : GOSUB 777
105 IF K < N THEN GOTO 101
GOSUB 777
Vz = 1000 * L / TA
Voxl = (TI - TS) / TA
PRINT "Полное время затв. отл. TA="; TA; "с."
PRINT "Ср. скорость охл. на оси отл. Voxl="; Voxl; " K/с"
PRINT "Ср. скорость затв. отл. Vz="; Vz; " мм/с"
END
777 PRINT "К="; K; " DTA="; dta; "VS="; VS * 1000; " мм/с XF="; Xf; " мм"
PRINT "T="; T(1); : FOR i = 1 TO 10: PRINT T(i * 10); : NEXT i: PRINT
"K"
PRINT "Vox="; Vox(1); : FOR i = 1 TO 10: PRINT Vox(i * 10); : NEXT i:
PRINT "K/c"
RETURN
222 CLS
INPUT "Число шагов N, штук"; N
INPUT "Длина отливки L, м"; L
INPUT "Температура формы Tf, К"; TM
INPUT "Начальная температура сплава Tн, К"; TI
INPUT "Температура затвердевания Tz, К"; TS
INPUT "Bф "; BM
INPUT "Первый шаг по времени, Tk0 "; TA0
INPUT "Точность по времени, Еt "; ETA
INPUT "Точность по температуре, ЕТ "; E
INPUT "Температуропроводность Ме твердого, а1 "; a1
INPUT "Температуропроводность Ме жидкого, а2 "; a2
INPUT "LS= "; LS
INPUT "Коэф. теплопроводности, l1 "; l1
INPUT "Коэф. теплопроводности, l2"; l2
INPUT "Плотность Ме твердого, р1 "; R0
CLS
GOTO 3
RETURN
Сравнение с инженерными методами расчета
Г. Ф. Баландин для расчета продолжительности затвердевания отливки
эвтектического сплава предложил следующие выражения:
[pic]-время заливки
[pic]-время снятия перегрева
[pic]-время затвердевания
Принимаем Tзал=TL+70, Тн=1/2(Tзал+ТL)
Расчет:
[pic]с
[pic]с
[pic]c
Скорость затвердевания во времени характеризуется следующим
выражением:
[pic], где (Е=(ТЕ-Тф)
[pic]
Результаты расчета
К= 1 DTA= 0 VS= 0 мм/с XF= 0 мм
К= 2 DTA= 5.293057 VS= 2.862526E-02 мм/с XF= .1515152 мм
К= 3 DTA= 2.12601 VS= 7.126739E-02 мм/с XF= .3030303 мм
К= 4 DTA= 1.877406 VS= 8.070453E-02 мм/с XF= .4545455 мм
К= 5 DTA= 1.782276 VS= 8.501218E-02 мм/с XF= .6060606 мм
К= 6 DTA= 1.751907 VS= 8.648586E-02 мм/с XF= .7575758 мм
К= 7 DTA= 1.744036 VS= 8.687617E-02 мм/с XF= .9090909 мм
К= 8 DTA= 1.781516 VS= 8.504844E-02 мм/с XF= 1.060606 мм
К= 9 DTA= 1.785084 VS= 8.487842E-02 мм/с XF= 1.212121 мм
К= 10 DTA= 1.842864 VS= 8.221721E-02 мм/с XF= 1.363636 мм
К= 11 DTA= 1.90608 VS= 7.949042E-02 мм/с XF= 1.515152 мм
К= 12 DTA= 1.943668 VS= 7.795321E-02 мм/с XF= 1.666667 мм
К= 13 DTA= 1.992883 VS= .0760281 мм/с XF= 1.818182 мм
К= 14 DTA= 2.077702 VS= 7.292438E-02 мм/с XF= 1.969697 мм
К= 15 DTA= 2.122164 VS= 7.139654E-02 мм/с XF= 2.121212 мм
К= 16 DTA= 2.2275 VS= 6.802025E-02 мм/с XF= 2.272727 мм
К= 17 DTA= 2.298877 VS= 6.590833E-02 мм/с XF= 2.424242 мм
К= 18 DTA= 2.341448 VS= 6.471001E-02 мм/с XF= 2.575758 мм
К= 19 DTA= 2.423752 VS= 6.251264E-02 мм/с XF= 2.727273 мм
К= 20 DTA= 2.485048 VS= 6.097072E-02 мм/с XF= 2.878788 мм
К= 21 DTA= 2.587401 VS= 5.855883E-02 мм/с XF= 3.030303 мм
К= 22 DTA= 2.708696 VS= 5.593657E-02 мм/с XF= 3.181818 мм
К= 23 DTA= 2.666805 VS= 5.681523E-02 мм/с XF= 3.333333 мм
К= 24 DTA= 2.704505 VS= 5.602324E-02 мм/с XF= 3.484848 мм
К= 25 DTA= 2.863065 VS= 5.292061E-02 мм/с XF= 3.636364 мм
К= 26 DTA= 2.975841 VS= 5.091507E-02 мм/с XF= 3.787879 мм
К= 27 DTA= 3.114344 VS= 4.865074E-02 мм/с XF= 3.939394 мм
К= 28 DTA= 3.144243 VS= 4.818812E-02 мм/с XF= 4.090909 мм
К= 29 DTA= 3.190864 VS= 4.748405E-02 мм/с XF= 4.242424 мм
К= 30 DTA= 3.175513 VS= .0477136 мм/с XF= 4.393939 мм
К= 31 DTA= 3.389869 VS= 4.469646E-02 мм/с XF= 4.545455 мм
К= 32 DTA= 3.432597 VS= 4.414009E-02 мм/с XF= 4.69697 мм
К= 33 DTA= 3.494103 VS= .0433631 мм/с XF= 4.848485 мм
К= 34 DTA= 3.509593 VS= 4.317171E-02 мм/с XF= 5 мм
К= 35 DTA= 3.836676 VS= 3.949126E-02 мм/с XF= 5.151515 мм
К= 36 DTA= 3.635523 VS= 4.167631E-02 мм/с XF= 5.30303 мм
К= 37 DTA= 3.73634 VS= 4.055175E-02 мм/с XF= 5.454545 мм
К= 38 DTA= 3.738327 VS= .0405302 мм/с XF= 5.606061 мм
К= 39 DTA= 3.985773 VS= 3.801399E-02 мм/с XF= 5.757576 мм
К= 40 DTA= 3.940797 VS= 3.844784E-02 мм/с XF= 5.909091 мм
К= 41 DTA= 3.992233 VS= 3.795248E-02 мм/с XF= 6.060606 мм
К= 42 DTA= 4.489356 VS= 3.374986E-02 мм/с XF= 6.212121 мм
К= 43 DTA= 4.140764 VS= 3.659111E-02 мм/с XF= 6.363636 мм
К= 44 DTA= 4.25704 VS= 3.559167E-02 мм/с XF= 6.515152 мм
К= 45 DTA= 4.390319 VS= 3.451119E-02 мм/с XF= 6.666667 мм
К= 46 DTA= 4.416203 VS= 3.430892E-02 мм/с XF= 6.818182 мм
К= 47 DTA= 4.198481 VS= 3.608809E-02 мм/с XF= 6.969697 мм
К= 48 DTA= 4.386362 VS= 3.454233E-02 мм/с XF= 7.121212 мм
К= 49 DTA= 4.594102 VS= 3.298036E-02 мм/с XF= 7.272727 мм
К= 50 DTA= 5.105144 VS= 2.967892E-02 мм/с XF= 7.424242 мм
К= 51 DTA= 4.779973 VS= 3.169791E-02 мм/с XF= 7.575758 мм
К= 52 DTA= 5.038644 VS= 3.007062E-02 мм/с XF= 7.727273 мм
К= 53 DTA= 5.035177 VS= 3.009133E-02 мм/с XF= 7.878788 мм
К= 54 DTA= 4.718354 VS= 3.211187E-02 мм/с XF= 8.030303 мм
К= 55 DTA= 5.019757 VS= 3.018376E-02 мм/с XF= 8.181818 мм
К= 56 DTA= 4.759093 VS= 3.183698E-02 мм/с XF= 8.333333 мм
К= 57 DTA= 5.686769 VS= 2.664345E-02 мм/с XF= 8.484849 мм
К= 58 DTA= 5.281692 VS= 2.868686E-02 мм/с XF= 8.636364 мм
К= 59 DTA= 5.195514 VS= 2.916269E-02 мм/с XF= 8.787879 мм
К= 60 DTA= 5.730412 VS= 2.644053E-02 мм/с XF= 8.939394 мм
К= 61 DTA= 5.444514 VS= 2.782896E-02 мм/с XF= 9.090909 мм
К= 62 DTA= 6.055304 VS= 2.502189E-02 мм/с XF= 9.242424 мм
К= 63 DTA= 5.745428 VS= 2.637143E-02 мм/с XF= 9.393939 мм
К= 64 DTA= 6.167727 VS= .0245658 мм/с XF= 9.545455 мм
К= 65 DTA= 6.239411 VS= 2.428357E-02 мм/с XF= 9.69697 мм
К= 66 DTA= 6.51199 VS= 2.326711E-02 мм/с XF= 9.848485 мм
К= 67 DTA= 6.397292 VS= 2.368427E-02 мм/с XF= 10 мм
К= 68 DTA= 6.57639 VS= 2.303926E-02 мм/с XF= 10.15152 мм
К= 69 DTA= 6.007806 VS= 2.521971E-02 мм/с XF= 10.30303 мм
К= 70 DTA= 5.742147 VS= .0263865 мм/с XF= 10.45455 мм
К= 71 DTA= 6.647415 VS= 2.279309E-02 мм/с XF= 10.60606 мм
К= 72 DTA= 7.110333 VS= 2.130915E-02 мм/с XF= 10.75758 мм
К= 73 DTA= 7.32001 VS= 2.069876E-02 мм/с XF= 10.90909 мм
К= 74 DTA= 7.206269 VS= 2.102547E-02 мм/с XF= 11.06061 мм
К= 75 DTA= 6.652145 VS= 2.277688E-02 мм/с XF= 11.21212 мм
К= 76 DTA= 6.866203 VS= .0220668 мм/с XF= 11.36364 мм
К= 77 DTA= 6.80113 VS= 2.227794E-02 мм/с XF= 11.51515 мм
К= 78 DTA= 6.100481 VS= 2.483659E-02 мм/с XF= 11.66667 мм
К= 79 DTA= 6.114481 VS= 2.477972E-02 мм/с XF= 11.81818 мм
К= 80 DTA= 6.5455 VS= 2.314799E-02 мм/с XF= 11.9697 мм
К= 81 DTA= 7.995783 VS= 1.894938E-02 мм/с XF= 12.12121 мм
К= 82 DTA= 6.699785 VS= 2.261493E-02 мм/с XF= 12.27273 мм
К= 83 DTA= 8.772509 VS= 1.727159E-02 мм/с XF= 12.42424 мм
К= 84 DTA= 6.788969 VS= 2.231785E-02 мм/с XF= 12.57576 мм
К= 85 DTA= 8.536396 VS= 1.774931E-02 мм/с XF= 12.72727 мм
К= 86 DTA= 8.794793 VS= 1.722782E-02 мм/с XF= 12.87879 мм
К= 87 DTA= 8.84897 VS= 1.712235E-02 мм/с XF= 13.0303 мм
К= 88 DTA= 7.511879 VS= 2.017007E-02 мм/с XF= 13.18182 мм
К= 89 DTA= 9.843055 VS= .0153931 мм/с XF= 13.33333 мм
К= 90 DTA= 9.162516 VS= 1.653641E-02 мм/с XF= 13.48485 мм
К= 91 DTA= 7.599952 VS= 1.993633E-02 мм/с XF= 13.63636 мм
К= 92 DTA= 6.998695 VS= 2.164906E-02 мм/с XF= 13.78788 мм
К= 93 DTA= 8.27722 VS= 1.830508E-02 мм/с XF= 13.93939 мм
К= 94 DTA= 9.549227 VS= 1.586675E-02 мм/с XF= 14.09091 мм
К= 95 DTA= 7.63567 VS= 1.984307E-02 мм/с XF= 14.24242 мм
К= 96 DTA= 9.736031 VS= 1.556231E-02 мм/с XF= 14.39394 мм
К= 97 DTA= 7.966977 VS= .0190179 мм/с XF= 14.54545 мм
К= 98 DTA= 7.350914 VS= 2.061174E-02 мм/с XF= 14.69697 мм
К= 99 DTA= 9.471897 VS= 1.599628E-02 мм/с XF= 14.84848 мм
К= 100 DTA= 8.533805 VS= .0177547 мм/с XF= 15 мм
Полное время затв. отл. TA= 497.1866 с.
Ср. скорость охл. на оси отл. Voxl= 6.536781E-02 K/с
Ср. скорость затв. отл. Vz= 3.016976E-02 мм/с
K=1
T( 10 )= 1345 Vox= 0
T( 20 )= 1345 Vox= 0
T( 30 )= 1345 Vox= 0
T( 40 )= 1345 Vox= 0
T( 50 )= 1345 Vox= 0
T( 60 )= 1345 Vox= 0
T( 70 )= 1345 Vox= 0
T( 80 )= 1345 Vox= 0
T( 90 )= 1345 Vox= 0
T( 100 )= 1345 Vox= 0
K= 10
T( 10 )= 1312.5 K Vox= 1.132695E-02 K/c
T( 20 )= 1312.652 K Vox= 4.159837E-02 K/c
T( 30 )= 1312.797 K Vox= 7.286339E-02 K/c
T( 40 )= 1312.933 K Vox= .1022737 K/c
T( 50 )= 1313.054 K Vox= .1295644 K/c
T( 60 )= 1313.159 K Vox= .1536093 K/c
T( 70 )= 1313.242 K Vox= .1736798 K/c
T( 80 )= 1313.303 K Vox= .1881863 K/c
T( 90 )= 1313.341 K Vox= .1965987 K/c
T( 100 )= 1313.354 K Vox= .1992483 K/c
K= 20
T( 10 )= 1311.603 K Vox= 2.421711E-02 K/c
T( 20 )= 1312.5 K Vox= 6.38585E-04 K/c
T( 30 )= 1312.495 K Vox= 7.859508E-03 K/c
T( 40 )= 1312.492 K Vox= 1.291907E-02 K/c
T( 50 )= 1312.489 K Vox= 1.630848E-02 K/c
T( 60 )= 1312.487 K Vox= 1.817511E-02 K/c
T( 70 )= 1312.485 K Vox= 1.945228E-02 K/c
T( 80 )= 1312.484 K Vox= 1.979613E-02 K/c
T( 90 )= 1312.483 K Vox= 1.925579E-02 K/c
T( 100 )= 1312.483 K Vox= 1.886282E-02 K/c
K= 30
T( 10 )= 1311.093 K Vox= 2.279559E-02 K/c
T( 20 )= 1311.792 K Vox= 2.387194E-02 K/c
T( 30 )= 1312.5 K Vox= 1.153234E-04 K/c
T( 40 )= 1312.513 K Vox=-2.806202E-03 K/c
T( 50 )= 1312.521 K Vox=-4.612935E-03 K/c
T( 60 )= 1312.528 K Vox=-5.996816E-03 K/c
T( 70 )= 1312.531 K Vox=-6.842521E-03 K/c
T( 80 )= 1312.534 K Vox=-7.342256E-03 K/c
T( 90 )= 1312.536 K Vox=-7.611343E-03 K/c
T( 100 )= 1312.537 K Vox=-7.726667E-03 K/c
K= 40
T( 10 )= 1310.788 K Vox= 2.487376E-02 K/c
T( 20 )= 1311.353 K Vox= 2.419229E-02 K/c
T( 30 )= 1311.923 K Vox= 2.053712E-02 K/c
T( 40 )= 1312.5 K Vox=-6.504969E-04 K/c
T( 50 )= 1312.517 K Vox=-1.050088E-02 K/c
T( 60 )= 1312.529 K Vox=-.0177183 K/c
T( 70 )= 1312.538 K Vox=-2.298423E-02 K/c
T( 80 )= 1312.543 K Vox=-2.679428E-02 K/c
T( 90 )= 1312.547 K Vox=-2.921041E-02 K/c
T( 100 )= 1312.548 K Vox=-3.004676E-02 K/c
K= 50
T( 10 )= 1310.654 K Vox=-1.673787E-02 K/c
T( 20 )= 1311.12 K Vox=-.0125534 K/c
T( 30 )= 1311.584 K Vox=-6.719058E-03 K/c
T( 40 )= 1312.044 K Vox= 6.456035E-04 K/c
T( 50 )= 1312.5 K Vox= 6.934259E-04 K/c
T( 60 )= 1312.529 K Vox= 9.325384E-04 K/c
T( 70 )= 1312.552 K Vox= 1.315118E-03 K/c
T( 80 )= 1312.568 K Vox= 1.769432E-03 K/c
T( 90 )= 1312.577 K Vox= 2.152011E-03 K/c
T( 100 )= 1312.58 K Vox= 2.295479E-03 K/c
K= 60
T( 10 )= 1310.483 K Vox=-7.690089E-03 K/c
T( 20 )= 1310.888 K Vox=-5.794195E-03 K/c
T( 30 )= 1311.294 K Vox=-3.621372E-03 K/c
T( 40 )= 1311.698 K Vox=-7.455765E-04 K/c
T( 50 )= 1312.1 K Vox= 3.067515E-03 K/c
T( 60 )= 1312.5 K Vox=-1.917197E-04 K/c
T( 70 )= 1312.512 K Vox=-4.111322E-03 K/c
T( 80 )= 1312.52 K Vox=-6.752793E-03 K/c
T( 90 )= 1312.524 K Vox=-8.329155E-03 K/c
T( 100 )= 1312.526 K Vox=-8.819105E-03 K/c
K= 70
T( 10 )= 1310.231 K Vox= 1.985558E-02 K/c
T( 20 )= 1310.595 K Vox= .0195367 K/c
T( 30 )= 1310.965 K Vox= 1.845251E-02 K/c
T( 40 )= 1311.339 K Vox= 1.677308E-02 K/c
T( 50 )= 1311.72 K Vox= .0142433 K/c
T( 60 )= 1312.106 K Vox= 1.096946E-02 K/c
T( 70 )= 1312.5 K Vox=-1.700692E-04 K/c
T( 80 )= 1312.511 K Vox=-3.571454E-03 K/c
T( 90 )= 1312.517 K Vox=-5.591026E-03 K/c
T( 100 )= 1312.52 K Vox=-6.483889E-03 K/c
K= 80
T( 10 )= 1310.199 K Vox=-1.605722E-02 K/c
T( 20 )= 1310.521 K Vox=-1.469581E-02 K/c
T( 30 )= 1310.844 K Vox=-1.286816E-02 K/c
T( 40 )= 1311.171 K Vox=-1.066751E-02 K/c
T( 50 )= 1311.499 K Vox=-7.664945E-03 K/c
T( 60 )= 1311.829 K Vox=-3.74855E-03 K/c
T( 70 )= 1312.163 K Vox= 7.08681E-04 K/c
T( 80 )= 1312.5 K Vox= 1.86495E-04 K/c
T( 90 )= 1312.496 K Vox= 2.275239E-03 K/c
T( 100 )= 1312.495 K Vox= 3.058518E-03 K/c
K= 90
T( 10 )= 1310.395 K Vox= 9.206051E-03 K/c
T( 20 )= 1310.673 K Vox= 9.379247E-03 K/c
T( 30 )= 1310.946 K Vox= 9.39257E-03 K/c
T( 40 )= 1311.216 K Vox= 9.072823E-03 K/c
T( 50 )= 1311.48 K Vox= 8.593203E-03 K/c
T( 60 )= 1311.741 K Vox= 7.727221E-03 K/c
T( 70 )= 1311.999 K Vox= 6.328328E-03 K/c
T( 80 )= 1312.251 K Vox= 4.649655E-03 K/c
T( 90 )= 1312.5 K Vox=-5.329118E-05 K/c
T( 100 )= 1312.503 K Vox=-6.528169E-04 K/c
K= 100
T( 10 )= 1310.187 K Vox= 9.684027E-03 K/c
T( 20 )= 1310.446 K Vox= 9.884289E-03 K/c
T( 30 )= 1310.703 K Vox= 1.009885E-02 K/c
T( 40 )= 1310.96 K Vox= 9.869983E-03 K/c
T( 50 )= 1311.217 K Vox= 9.211984E-03 K/c
T( 60 )= 1311.474 K Vox= 8.425247E-03 K/c
T( 70 )= 1311.731 K Vox= 7.495466E-03 K/c
T( 80 )= 1311.988 K Vox= 6.293903E-03 K/c
T( 90 )= 1312.244 K Vox= 4.734731E-03 K/c
T( 100 )= 1312.5 K Vox= 1.430432E-05 K/c
-----------------------
T=
TS
"2(E,tk)
y(tk)
3@.D>@B;82:8
lD
"1(E,tk)
T1(?)
"4(E,tk)
TD
l0
q0
qD
$(4) 5B(1) 56(2)
D@>=B 70B25@4520=8O
"н
TS
Т2(х,tk)
y(tk)
гр.формы отливки
lф
Т1(х,tk)
T1(п)
Т4(х,tk)
Tф
l0
q0
qф
Ф(4) Мет(1) Меж(2)
фронт затвердевания
Т,К(0С)
1 2 nf nц
Х
(X
хi,tk+1
хi-1,tk
хi,tk
хi+1,tk
хi-1,tk
хi,tk
хi+1,tk
хi,tk-1
1
[pic]
Ti=Tн
i=2, n
k=k+1, nf=nf+1, s=0;
[pic]
a2=1 b2 =[pic]
s=s+1, max (eT=0, Тis=Ti
B1=2A1+[pic]; B2=2A2+[pic]
А1=[pic], А2=[pic], С1=А1, С2=А2, T1=Tз
а1, а2, (1, (2, (1, Ls, Тф, Тs, Тн, lo, b4, n, (t0, et, eT, d.
[pic]
2
i=2, nf-1
Di.1=[pic];
[pic]; [pic]
anf+1=0, bnf+1=Ts
i=2, nf-1
Di=[pic];
[pic]; [pic]
[pic]
i=n, 2
Ti = аi+1Ti+1 + bi+1
i=1, n
[pic]
[pic]
(eT>eT or (et>et
[pic]
Да
Нет
t=t+(t
i=1, n
[pic]
[pic] [pic]
k; (зк ; Ynfk; Ti; (охк;
nf=n
Да
Нет
[pic][pic][pic]
tk; (зср; (ц
1
2
Реферат на тему: Расчет схемы электроснабжения плавильного цеха обогатительной фабрики
Государственный комитет Российской Федерации по рыболовству
МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
КОЛЛЕДЖ
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине:
«Электроснабжение предприятий и установок»
на тему:
«Расчет схемы электроснабжения
плавильного цеха обогатительной фабрики
Выполнил: студент 2 курса группы Э-201
специальности 1004Б Боряев А.А
____________
/подпись/
Руководитель: преподаватель Басавин А.А.
_____________
/подпись/
Мурманск
2003
1. СОДЕРЖАНИЕ.
1. Содержание ............................................
2. Введение...............................................
3. Исходные данные на проектирование........................
4. Характеристика потребителей электроэнергии, определение категории
электроснабжения и анализ электрических нагрузок................
4.1. Определение установленной мощности ...................
2. Определение категории надежности приемников
2. Краткие сведения о технологическом процессе обогатительной
фабрики
5. Выбор рода тока и напряжения...............................
6. Расчет электрических нагрузок............................
1. Расчет средних нагрузок
2. Вычисление расчетных нагрузок
7. Выбор числа и мощности трансформаторов, типа и числа подстанций
1. Выбор трансформаторов
2. Выбор числа и типа подстанций
8. Компенсация реактивной мощности
9. Расчет и выбор магистральных и распределительных сетей напряжением
до 1000 В, защита их от токов короткого замыания................
1. Схемы цеховых электрических сетей и классификация помещения
цехов
2. Выбор сечения проводников
2. Выбор защиты проводников
3. Проверка выбранных проводников
10. Расчет и выбор питающих и распределительных сетей высокого
напряжения............................................
11. Расчет токов короткого замыкания..........................
1. Виды КЗ, причины возникновения и последствия
2. Расчет токов КЗ
3. Расчет ударных токов КЗ
12. Выбор электрооборудования и проверка его на действие токов короткого
замыкания.............................................
12. Выбор и расчет релейной защиты...........................
1. Выбор уставок защиты трансформатора
2. Выбор уставок защиты двигателя
1. Расчет заземляющих устройств.............................
2. Литература ...........................................
2. ВВЕДЕНИЕ.
По условиям задания требуется спроектировать электроснабжение
плавильного цеха обогатительной фабрики завода цветной металлургии примерно
на 5 МВт.
Прежде чем перейти непосредственно к проектированию укажем значение
данного предприятия для народного хозяйства нашей страны. Значение
металлургической промышленности в народном хозяйстве очень велико, и даже
само современное народное хозяйство любой страны трудно представить без
металлургической промышленности, поскольку именно ее наличие является базой
для создания тяжелой, легкой, машиностроительной, текстильной,
нефтехимической, и практически любой другой промышленности страны. Такое
значение данная отрасль народного хозяйства имеет потому, что пока, да и в
ближайшем будущем, в основе промышленного машиностроения находятся металлы.
В настоящее время в производство малонагруженных конструкций все больше
внедряются полимеросодержащие материалы (пластмассы), и хотя уже созданы
достаточно прочные материалы на их основе, применение их в
высокотемпературной технике, каковой является большая часть различного рода
двигателей, является пока задачей далекой от решения. Металлические
материалы, по-видимому, будут играть ведущую роль при производстве
различного рода машин, механизмов и устройств еще долгое время. Массовое
применение материалов ближайшего будущего на основе металлокерамики также
будет основано на использовании все тех же металлов в качестве связующей
основы. Таким образом, металлургическая промышленность будет иметь важное
значение не только в настоящий момент, но и в будущем.
В основе исходных данных лежат реальные цифры существующего комбината
«Североникель» по производству таких важных металлов как медь, никель,
кобальт, а также побочных - сера и серная кислота.
3. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ.
Плавильный цех обогатительной фабрики предприятия цветной металлургии
содержит в себе для обеспечения технологического цикла следующее
электрооборудование:
Таблица 1 - Мощность и количество потребителей цеха.
|Наименование |Паспортная |Количество, | Примечание |
|электрооборудования |мощность, |штук | |
| |кВт | | |
|Конвейер |14 |10 | |
|Элеватор |11 |15 |асинхронный |
|Питатель |2,2 |10 |двигатель |
|Сушильный агрегат |3 |20 | |
|Элеватор |0,75 |10 | |
|Таль ПВ=85% |2,5 |4 | |
|Кран ПВ=25% |45 |2 | |
| |22 |2 | |
| |75 |2 | |
|Насос |45 |10 |асинхронный |
| |75 |2 |двигатель |
|Вибратор |2,2 |8 | |
|Лебедка |20 |2 | |
|Вентилятор |45 |8 |асинхронный |
| |90 |6 |двигатель |
|Бетоносмеситель |55 |5 | |
|Дымосос |1000 |2 |АД на 6 кВ |
|Шнек |7,5 |8 |асинхронный |
| | | |двигатель |
|Отопительный агрегат |6,6 |5 | |
|Освещение |100 |- |- |
4. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАТЕГОРИИ
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И АНАЛИЗ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК.
4.1. Определение установленных мощностей.
Все приемники электроэнергии по времени работы подразделяются на
приемники с кратковременным режимом, повторно-кратковременным режимом и
длительным режимом работы.
Установленную мощность для приемников с повторно-кратковременным
режимом работы приводят к длительному режиму по
Pу=Рном*[pic],
(1)
где Ру - установленная или номинальная мощность; Рном - паспотная мощность;
ПВ - паспортная продолжительность включения, о.е.
Для электроприемников с повторно-кратковременным режимом работы
номинальную мощность, приведем к длительному режиму по (1).
Для таля с ПВ=85% Рном=Ру*[pic]=2,5*[pic]=2,3 кВт.
Для крана с ПВ=25% Рном1=45*[pic]=22,5 кВт
Рном2=22*[pic]=11 кВт
Рном3=75*[pic]=37,5 кВт
Остальные приемники электроэнергии являются приемниками длительного
режима работы.
4.2. Определение категории надежности приемников.
В соответствии с п.1.2.17 [1] в отношении обеспечения надежности
электроснабжения электроприемники разделяются на следующие три категории:
Электроприемники I категории - электроприемники, перерыв
электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей,
значительный ущерб народному хозяйству; повреждение дорогостоящего
основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного
технологического процесса, нарушение функционирования особо важных
элементов коммунального хозяйства.
Из состава электроприемников I категории выделяется особая группа
электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для
безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни
людей, взрывов, пожаров и повреждений дорогостоящего основного
оборудования.
Электроприемники II категории - электроприемники, перерыв
электроснабжении которых приводит к массовому недооотпуску продукции,
массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного трансполрта,
нарушенияю нормальной деятельности значительного количества городских и
сельских жителей.
Электроприемники III категории - все остальные электроприемники, не
подходящие под определения I и II категорий.
Электроприемники I и II категории должны обеспечиваться питанием от
двух независимых источников питания.
Категории надежности приемников плавильного цеха определим в
соответсвии с [2] и [3].
Таблица 2 - Состав потребителей по категориям.
|Наименование |Р, |Количество|Итоговая |Категория |В % от |
|электрооборудования |кВт |штук |Р, кВт |надежности|итоговой Р|
| | | | | |по цеху |
|Конвейер |14 |10 |140 |I |3,08 |
|Элеватор |11 |15 |165 |II |3,63 |
|Питатель |2,2 |10 |22 |II |0,48 |
|Сушильный агрегат |3 |20 |60 |II |1,32 |
|Элеватор |0,75|10 |7,5 |II |0,17 |
|Таль |2,3 |4 |9,2 |II |0,2 |
|Кран |22,5|2 |25 |I |0,55 |
| |11 |2 |22 |I |0,48 |
| |37,5|2 |75 |I |1,65 |
|Насос |45 |10 |450 |I |9,91 |
| |75 |2 |140 |I |3,08 |
|Вибратор |2,2 |8 |17,6 |I |0,39 |
|Лебедка |20 |2 |40 |II |0,88 |
|Вентилятор |45 |8 |360 |II |7,94 |
| |90 |6 |540 |II |11,89 |
|Бетоносмеситель |55 |5 |275 |II |6,06 |
|Дымосос |1000|2 |2000 |I |44,04 |
|Шнек |7,5 |8 |60 |II |1,32 |
|Отопительный агрегат |6,6 |5 |33 |II |0,73 |
|Освещение |100 |- |100 |I |2,2 |
|Итого: |4541,3 |- |100 |
Следовательно практически все основное электрооборудование является
потребителями I и II категории, в вышеуказанном плавильном цехе - 100%.
4.3. Краткие сведения о технологическом
процессе обогатительной фабрики.
Сырьем для получения цветных металлов являются руды, то есть
совокупность минералов, содержащих металл. Большинство руд цветных металлов
являются полиметаллическими, то есть содержат разные металлы, что требует
комплексного извлечения всех ценных компонентов.
Обогащение руд представляет собой процесс механического выделения
содержащегося в руде металла. В результате обогащения получаются три вида
продукта: концентрат, в котором содержится металла значительно выше, чем в
исходной руде; хвосты или отходы обогащения; промежуточный продукт,
требующий дополнительного обогащения. Полученный концентрат обжигают
различными методами. Обожженный концентрат подлежит плавке в отражательных
или электрических печах, чем и занимается плавильный цех.
Предприятия цветной металлургии отличаются большой энергоемкостью,
работают круглосуточно и непрерывно в течении целого года, в связи с тем,
что руднотермические печи работают как печи непрерывного действия.
Поэтому суточный и годовой графики нагрузки обогатительных фабрик и заводов
цветной металллургии отличаются равномерностью.
5. ВЫБОР РОДА ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ.
В связи с тем, что внутри цеха применяются агрегаты, с различными
режимами, обусловленными технологическими особенностями работы, которые
применяют различный ток и напряжение возникает необходимость их выбора.
В цеховых сетях применяют напряжения 660, 380, 220 и 127 В. Напряжение
500 В в условиях эксплуатации еще встречается, но для новых установок не
рекомендуется.
Напряжение 127 и 220 В рекомендуется в основном для осветительных
приборов. Эти напряжения используются и для силовой сети - для приемников
незначительной мощности, лаболаторных установок и т.д.
Основными напряжениями для силовой сети являются 660 и 380 В.
Напряжение 660 В по технико-экономическим показателям превосходят
напряжения 220, 380 и 127 В. Однако для питания осветительных установок в
этом случае приходится устанавливать специальные трансформаторы.
Сети постоянного тока в цехах имеют напряжение 440, 220 и 110 В.
Напряжение 220 В широко применяется во всех отраслях производства; 110 В
применяется редко и обычно для приемников малой мощности; напряжение 440 В
применяется для приемников повышенной мощности и в практике эксплуатации
встречается редко.
Для плавильного цеха обогатительной фабрики цветной промышленности с
мощностями и приемниками, указанными выше применяется переменный ток
промышленной частоты с напряжением 380 В. Но для дымососа применяется
асинхронные двигатели с мощностью 1000 кВт, расчитанные на 6 кВ, поэтому
два этих элемента будут непосредственно работать от шин высокого напряжения
цеховой подстанции.
6. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
6.1. Расчет средних нагрузок.
Для определения расчетных нагрузок вычисляют мощность наиболее
загруженной смены Рср.мах. Для этого электроприемники делят на m групп по
характерным значениям коэффециентов использования Киm и COS (m. Тогда для
каждой группы электроприемников
Pcp.max=Kиm*Pном.m;
(2)
Qср.махm=Pcp.maxm*tg (m,
(3)
где Рном.m - номинальная мощность рабочих электроприемников группы m,
Тогда среднесменная мощность по узлу равна
Рср.мах=[pic];
(4)
Qср.мах=[pic],
(5)
Кроме этого средняя активная нагрузка освещения определяется по
формуле:
Рср.мах.о=Ксо*Руо,
(6)
где Ксо - коэффициент спроса; Руо - суммарная установленная мощность
осветительной нагрузки.
Для предложенного электрооборудования плавильного цеха по [2] и [3]
определены следующие показатели, характеризующие приемники электоэнергии и
графики нагрузок, которые сведены в таблицу 3.
Таблица 3 - Показатели, характеризующие приемники электроэнергии и графики
нагрузок оборудования плавильного цеха.
|Наименование |Р, |Кол-во|Итоговая|Ки |cos (|Кс |Кв |
|электрооборудования |кВт |штук |Р, кВт | | | | |
|1. Конвейер |14 |10 |140 |0,6 |0,7 |0,6 |- |
|2. Элеватор |11 |15 |165 |0,6 |0,7 |0,65 |- |
|3. Питатель |2,2 |10 |22 |0,7 |0,72 |0,7 |- |
|4. Сушильный агрегат |3 |20 |60 |0,6 |0,7 |0,65 |1 |
|5. Элеватор |0,75|10 |7,5 |0,6 |0,7 |0,65 |- |
|6. Таль |2,3 |4 |9,2 |0,16 |0,2 |0,32 |- |
|7. Кран |22,5|2 |25 |0,05 |0,1 |0,1 |- |
| |11 |2 |22 |0,05 |0,1 |0,1 |- |
| |37,5|2 |75 |0,05 |0,1 |0,1 |- |
|8. Насос |45 |10 |450 |0,8 |0,85 |0,9 |1 |
| |75 |2 |140 |0,8 |0,85 |0,9 |1 |
|9. Вибратор |2,2 |8 |17,6 |0,6 |0,65 |0,6 |- |
|10. Лебедка |20 |2 |40 |0,6 |0,65 |0,7 |- |
|11. Вентилятор |45 |8 |360 |0,6 |0,75 |0,65 |1 |
| |90 |6 |540 |0,6 |0,75 |0,65 |1 |
|12. Бетоносмеситель |55 |5 |275 |0,7 |0,8 |0,75 |1 |
|13. Дымосос |1000|2 |2000 |0,7 |0,85 |0,75 |- |
|14. Шнек |7,5 |8 |60 |0,6 |0,7 |0,65 |- |
|15. Отопительный |6,6 |5 |33 |0,6 |0,75 |0,6 |- |
|агрегат | | | | | | | |
|16. Освещение |100 |- |100 |0,8 |0,98 |0,95 |- |
|Итого: |4541,3 | | | | |
В соответствии с указанными в таблице значениями Ки и соs ( разделим
электроприемники цеха на 5 групп со следующими характерными значениями Ки:
0,05; 0,16; 0,6; 0,7; 0,8.
Для группы с Ки=0,05:
1. Найдем суммарную номинальную мощность электроприемников в группе, то
есть для двигателей в пункте 7 таблицы 3.
Рном0,05=25+22+75=122 кВт
2. Найдем среднюю максимальную мощность за наиболее загруженную смену по
(2) и (3):
активную Рср.мах.0,05=0,05*122=6,1 кВт
реактивную Qср.мах0,05=6,1*9,95=60,7 кВар
Аналогичные приведенному примеру последующие расчеты сведены в
таблицу 4.
Средняя максимальная мощность освещения определяется по (6):
Рср.мах.о=0,95*100=95 кВт
Таблица 4 - Средние максимальные нагрузки за наиболее загруженную смену.
|Группа приемников |0,05 |0,16 |0,6 |0,7 |0,8 |Освещение |
|Рном.m, кВт |122 |9,2 |1423,1|2297 |590 |100 |
|Рср.мах, кВт |6,1 |1,47 |853,86|1607,9|472 |95 |
|Qср.мах, кВар |60,7 |7,2 |845,32|1205,9|292,64|- |
Выясним среднесменную мощность по узлу по (4) и (5):
Рср.мах=6,1+1,47+853,86+1607,9+472+95=3036,33 кВт
Qср.мах=60,7+7,2+845,32+1205,9+292,64=2411,76 кВар
Sср.мах=[pic] кВА
6.2. Вычисление расчетных нагрузок
Расчет электрических нагрузок предприятий цветной металлургии
производят методом упорядоченных диаграмм в соотвествии с [8] и [9].
Вычисление расчетных нагрузок предприятий цветной металлургии
производят методом упорядоченных диаграмм [8] и [9].
Здесь Рр=Км*Рср.макс=Км*Ки*Рном,
(8)
где Км - коэффициент максимума нагрузки; Ки - коэффициент использования
данной группы n электроприемников; Рном - номинальная мощность
рассматриваемых электроприемников n.
Значение Км в зависимости от коэффициента использования эффективного
числа электроприемников (nэф) можно найти по кривым Км=f(Ки, nэф) или по
таблице, приведенной в [2].
Эффективное число электроприемников в группе определяется по формуле
nэф[pic]
(9)
Кроме вышеперечисленного определяем расчетную реактивную нагрузку по:
Qp=Pp*tg (
(10)
Полную расчетную нагрузку группы определяют по формуле:
[pic]
(11)
Для группы электроприемников с Ки=0,6:
1. Найдем эффективное число электроприемников в группе по (9)
nэф=([pic]4,23
округляем полученное значение до nэф=4.
2. По таблицам определим значение Км, которое равно 1,14
2. По (8) определим расчетную активную нагрузку группы
Рр=1,14*853,86=973,4 кВт
4. По (8) определим расчетную активную нагрузку группы
Qр=973,4*0,9=876,06кВт
5. По (10) определим расчетную активную нагрузку группы
Sр=[pic] кВт
Аналогичные приведенному примеру последующие расчеты сведены в таблицу 5.
Для определения расчетной мощности электрического освещения
воспользуемся формулой
Рр.о=0,8*Ру.о,
где 0,8 - коэффициент спроса для осветительных установок, принимаемый
одинаковым во всех случаях; Ру.о - установленная мощность освещения.
В нашем случае:
Рр.о=0,8*100=80 кВт
Таблица 5 - Расчетные нагрузки характерных групп электроприемников.
|Группа приемников |0,05|0,16 |0,6 |0,7 |0,8 |Освещ |Итого |
|nэф |2 |1 |4 |1 |2 |- |- |
|Км |4 |3,7 |1,14 |1,45 |1,2 |- |- |
|Рср.мах, кВт |6,1 |1,47 |853,86|1607,9 |472 |95 |3036,3|
| | | | | | | |3 |
|Qср.мах, кВар |60,7|7,2 |845,32|1205,9 |292,64|- |2411,7|
| | | | | | | |6 |
|Рр, кВт |24,4|5,44 |973,4 |2331,46|566,4 |80 |3981,1|
|Qp, кВар |232 |25,59|876,06|1693,91|353,93|- |3181,4|
| | | | | | | |9 |
|Sp, кВА |233 |26,16|1309,4|2881,85|667,89|- |5118,3|
7. Выбор числа и мощности трансформаторов,
типа и числа подстанций.
7.1. Выбор трансформаторов.
В зависимости от исходных данных различают два метода выбора
номинальной мощности трансформаторов:
1) по заданному суточному графику нагрузки цеха за характерные сутки
года для нормальных и аварийных режимов;
2) по расчетной мощности для тех же режимов.
Выбор трансформаторов в первом случае выполняется аналогично выбору
трансформаторов ГПП или ПГВ.
Во втором случае выбор мощности трансформаторов производится исходя из
рациональной их загрузки в нормальном режиме и с учетом минимально
необходимого резервирования в послеаварийном режиме.
При этом номинальная мощность трансформаторов определяется по средней
нагрузке за максимально загруженную смену
Sном.т(Sср.мах/(N*Kз),
(12)
где Sном.т - номинальная мощность трансформатора; Sср.мах - средняя
нагрузка за наиболее загруженную смену; N - число трансформаторов; Кз -
коэффециент загрузки трансформатора.
Наивыгоднейшая загрузка цеховых трансформаторов зависит от категории
надежности потребителей электроэнергии, от числа трансформаторов и способа
резервирования. Рекомендуется [5] принимать коэффециенты загрузки
трансформаторов при преоблодании нагрузок II категории и в случае
взаимного резервирования трансформаторов на низшем напряжении Кз=0,65(0,7.
В аварийных условиях оставшийся в работе трансформатор должен быть
проверен на допустимую перегрузкупо условию:
1,4Sном.т(Sср.мах.
(13)
Если условие не выполняется, то вычисляется начальная загрузка
трансформатора
Кз1=Sср.мах/2*Sном.т,
(14)
где Кз1 - начальная загрузка трансформатора, для трансформаторов с
системами охлаждения Д, ДЦ, Ц, М разрешается перегрузка 1,4 номинальной
мощности трансформатора не более 5 суток подряд на время максимума нагрузки
с общей продолжительностью не более 6 часов в сутки, при этом коэффициент
начальной загрузки должен быть меньше 0,93 согласно [1].
Принятые к установке силовые трансформаторы должны быть проверены
также на допустимые систематические перегрузки по условию
Sном.т(Sср.мах*1,4.
(15)
Несмотря на то, что отключения трансформаторов довольно редки,
однако с такой возможностью следует считаться и при наличии
потребителей I и II категорий устанавливают два трансформатора.
Проектировать подстанции с тремя трансформаторами не рекомендуется,
так как такая схема неудобна в эксплуатации и вызывает большие
трудности при устройстве АВР.
Для условий нормальной работы на подстанциях устанавливают два
трехфазных трансформатора с номинальной мощностью каждого,
рассчитанной в пределах от 60 до 70 % максимальной нагрузки. Ряд
номинальных мощностей трансформаторов и автотрансформаторов,
рекомендуемых для современных проектов, регламентировано ГОСТом 9680-
61 [4, 9].
Произведем выбор трансформаторов для плавильного цеха:
1. Номинальная мощность трансформаторов будет по (12):
Sном.т=3873,13/(2*0,7)=2766,52 кВА
2. Из [6] выбираем трансформатор марки ТМ-2500/10 с Sном=2500 кВА, ВН 6-
10 кВ, НН 0,4-10,5 кВ.
3. Проверим трансформатор для случая выхода из строя второго по (13):
1,4*2500(3873,13 условие не выполняется, поэтому вычисляем начальную
загрузку трансформатора по (14)
Кз1=3873,13/2*2500=0,77 | |
