книги из ГПНТБ / Мукосеев Ю.Л. Электроснабжение промышленных предприятий учебник

водственных механизмов, во время которых возможно'^ провести соответствующую профилактику электрообору- --ѵ. дования.

Приводы вспомогательных механизмов (кранов, роль­ гангов, качающихся столов, шлепперов, нажимных уст­ ройств, кантователей, летучих ножниц, моталок и др.) имеют мощности от десятков до 2 500 кВт. Последняя величина относится к ножницам для резки слябов с уси­ лием 2 500 тс, привод ножниц безмаховичный с двигате­ лем постоянного тока на 23 об/мин. Большинство меха­ низмов работает в режиме ПКР с ПВ = 15 -н 40% с час­ тыми пусками. При частоте включения до 400 в час при­ меняются асинхронные двигатели; при более интенсив­ ной работе — двигатели постоянного тока, которые исполь­ зуются также для регулируемых приводов. Для наиболее тяжелых режимов работы приводов нажимных устройств, качающихся столов, летучих ножниц и т. п. приме­ няются системы УРВД и УТВД, обеспечивающие необ­ ходимую производительность механизмов.

Для ряда приводов, например роликов рольгангов, применяются асинхронные короткозамкнутые двигатели — незаменимые в тяжелых условиях работы с горячим метал­ лом. Для регулирования скорости рольгангов с асин­ хронными двигателями применяется частотное регули­ рование скорости изменением частоты от 50 до 10 Гц, для чего эти двигатели питаются от преобразователей ре­ гулируемой частоты — электромашинных или стати­ ческих.

Напряжения двигателей переменного тока 380 В, 6 и 10 кВ. Для двигателей постоянного тока, питающихся от общих преобразователей, напряжение 220 и 440 В.

Категория бесперебойности для вспомогательных ме­ ханизмов такая же, как и для главных приводов, так как останов любого механизма влечет останов всего стана.

Прокатка является установившимся технологиче­ ским процессом, оборудование не перемещается. Разви­ тие производительности и усовершенствование техноло­ гии идут по линии автоматизации с применением УВМ и бесконтактных устройств. На старых установках двига­ тели главных приводов замещаются на двигатели боль­ шей мощности для использования производительности стана, лимитировавшейся недостаточной мощностью при­ водов. Хотя такие замены выполняются в весьма сжатые

50

сроки (до 84 ч), всегда имеется возможность своевременно усилить и систему электроснабжения.

Прокатные цехи завершают и технологический про­ цесс металлургических комбинатов с полным металлур­ гическим циклом — от коксохимических цехов до выхода проката. ТЭЦ металлургического комбината, работаю­ щая иа доменном газе, имеет ограниченную мощность, вследствие чего прокатные цехи обычно питаются от энергосистем через главные понизительные подстанции (ГПП).

Суммарные нагрузки металлургических комбинатов с полным металлургическим циклом достигают 700 МВт при установленной мощности 2 000 МВт и потребляют в -год до 5 млрд. кВт-ч.

2-3. МАШИНОСТРОЕНИЕ И МЕТАЛЛООБРАБОТКА

Металлорежущие станки. В настоящее время суммар­ ные мощности электроприводов крупных станков в тяже­ лом машиностроении более 1 000 кВт, при мощности глав­ ного привода до 300 кВт и выше. Так, у двухшпиндельного фрезерного станка для обработки заготовок мощность двигателей фрез по 650 кВт; привод выполнен по системе ДГД с ведущим двигателем 1 600 кВт. У карусельного станка с центральной планшайбой ф 14,0 м и кольцевой Ф 18,5 м (рис. 2-10) суммарная мощность главных при­ водов 520 кВт и вспомогательных 200 кВт. У тяжелых токарных станков, обрабатывающих заготовки массой 200—250 т, мощность главных приводов 150—250 кВт и суммарные мощности двигателей до 500—600 кВт. Мощ­ ность главного привода продольно-строгального станка достигает 320 кВт.

Средняя мощность приводов станков массового маши­ ностроения (автотракторной промышленности) колеб­ лется в пределах 5—10 кВт.

В цехах крупного машиностроительного предприятия средняя мощность приводов составляет 15—25 кВт. Число станков в современных цехах достигает 2 000—3 000 с уста­ новленной мощностью 12—20 МВт; цехи обычно блоки­ руются в общий корпус, установленная мощность станков в котором превышает 100 МВт.

Применявшаяся ранее система электропривода посто­ янного тока с контакторным управлением вытеснена сис­ темой ДГД, которая, в свою очередь, уступила место-

51

системам УРВД, ПМУ, УТВД с применением полупроводпиковых выпрямителей и магнитных усилителей, так что все металлорежущие станки являются потребителями переменного тока. ІЗолее мелкие станки имеют приводы с асинхронными двигателями — односкоростными и мно­

госкоростными.

Напряжение переменного тока обычно применяется 380 В с нормальной частотой 50 Гц; для небольшой группы шлифовальных, фрезерных и сверлильных станков, тре-

Рис. 2-10. Карусельныіі станок 1594.

бующих повышенной частоты вращения, применяется повышенная частота. Например, специальные шлифоваль­ ные головки работают при 12 000—120 000 об/мин, фре­ зерные головки для легких металлов — при 6 000—60 000 о’б/мин.

После освоения 'аппаратуры на напряжение 660 В будет целесообразно применять его в цехах тяжелого машиностроения, так как питание современных круп­ ных станков на напряжении 380 В затруднительно.

Режим работы станков весьма разнообразный. Для некоторых станков характерны частые пуски и реверсы, что обеспечивается системой ДГД или УТВД. Для стан­ ков поточно-массового производства характерен режим в виде чередующейся нагрузки и холостого хода. Общая тенденция развития машиностроения состоит в автома­

52

тизации самих станков, применении программного управ­ ления, установки отдельных автоматических линий стан­ ков и создании цехов и заводов-автоматов.

По степени бесперебойности станки относятся ко 2-й категории. Исключение составляют некоторые крупные станки, где обрабатываемая уникальная деталь может быть испорчена внезапной остановкой. Например, при нарезке зубьев мощных редукторов на специальных стан­ ках в отдельных помещениях, в которых поддерживается постоянная температура с точностью до rt: 0,5 °С, пере­ рыв в подаче электроэнергии ведет к браку изделия, стоимость которого исчисляется десятками тысяч рублей. Опасен перерыв питания магнитных плит шлифовальных станков, так как при этом деталь с большой скоростью выбрасывается из-под наждака, что при отсутствии ограж­ дения может привести к травматизму.

По условиям производства станки часто переставляяются, что требует специальных конструкций электро­ сетей. Опыт Горьковского автозавода показывает, что число станков, переставляемых за выходной день в по­ рядке текущей переналадки технологии, достигает 100 еди­ ниц.

Кузнечно-штамповочные машины и прессы. Сюда отно­ сятся машины, служащие для ковки и штамповки метал­ лов в горячем и холодном виде. О прессах, применяемых в производстве изделий из пластмасс, прессуемых в горя­ чем виде, см. § 2-4.

Для производства мелких деталей в электропромыш­ ленности, радиопромышленности, часовой, галантерейной и других отраслях промышленности применяются эле­ ктромагнитные прессы 0,5—2 тс; в них движение пол­ зуна производится при помощи электромагнита посто­ янного тока, преодолевающего действие пружины, нор­ мально поддерживающей ползун в поднятом положении. Питание электромагнита производится через полупровод­ никовый выпрямитель.

Кривошипные прессы холодной штамповки с усилием

28—500 кВт. Наиболее мощные прессы (гидравлические) работают от насосно-аккумуляторных станций при давле­ ниях 200—450 кгс/см2. Сюда относятся гидравлические штамповочные прессы с усилием до 30 000 тс, гидравли­ ческие ковочные прессы 1000—75 000 тс. Пресс 75 000 тс,

53

изготовленный в СССР, является самым мощным в мире (рис. 2-11).

Мощности двигателей насосных станций гидропрес­ сов составляют 250—1 500 кВт, а суммарные мощности насосных станций достигают 10—12 МВт и более. Все прн-

Рис. 2-11. Гидравлический пресс ІІКМЗ с усилием давления 75 000 тс.

воды переменного тока 50 Гц, напряжением 380, 660, 6000 и 10 000 В.

Режим работы характеризуется чередованием холостых ходов с кратковременными толчками ударной нагрузки, вследствие чего часто применяются маховики и двигатели с повышенным скольжением. В некоторых случаях ковоч­ ные машины снабжаются установкой для электрического индукционного нагрева или подогрева обрабатываемого металла мощностью до 400—500 кВ-А (см. § 3-1).

54

По степени бесперебойности кузнечно-штамповочные машины и прессы относятся ко 2-й категории. Наиболее бесперебойного питания требуют мощные гидропрессы, обрабатывающие уникальные поковки — валы и роторы крупных генераторов, заготовки для которых разогре­ ваются в специальных печах до ковочной температуры иногда в течение нескольких суток. Например, слиток массой 220 т для поковки колонны длиной 23 м, диамет­ ром 900 мм, массой 145 т на прессе 10 000 тс греется перед поковкой в течение шести суток. Технологический про­ цесс ковки и штамповки устойчив, тяжелое оборудова­ ние имеет постоянное расположение.

Деревообрабатывающие станки. При первичной обра­

батывающих станков 1 —120 кВт. Режим работы длитель­ ный, но с очень неравномерной нагрузкой вследствие неоднородности материала (сучки) и зависимости сопро­ тивления резанию от состояния его влажности. Мощность двигателя выбирается с запасом; как правило, на дерево­ обрабатывающих установках низкий коэффициент мощ­ ности. Деревообрабатывающие станки-работают на трех­ фазном токе напряжением 380 В.

Для получения повышенных частот вращения (до 20 000 об/мин) применяются электродвигатели повышен­ ной частоты (100—400 Гц) с питанием от индивидуальных и групповых преобразователей частоты. По степени бес­ перебойности эти станки относятся ко 2-й категории; расположение станков стабильное; обычно они связаны громоздкими трубопроводами для пневматического транс­ порта стружки. Номинальная мощность станков крупных деревообделочных цехов (ДОЦ) достигает более 1 000 кВт.

Электроинструмент. К этой группе потребителей отно­ сятся различные ручные механизированные инструменты: дрели, шлифовалки, гайковерты, пилы, сучкорезы и др. Номинальная мощность отдельных инструментов очень незначительная — от 0,2 до 1,5—2,0 кВт.

Работа с электроинструментом очень опасна, так как человек держит в своих руках возможный источник пора­ жения током. Электроинструмент должен иметь рабочее напряжение не выше 36 В и в особо опасных помещениях — даже до 12 В. В установках лесозаготовок применяется напряжение 220 В с изолированной нейтралью, так как распределительные сети имеют большую протяженность.

55

В установках интенсивного использования электро­ инструмента (на сборочных конвейерах автомобильных и авиационных заводов, а также на лесозаготовках) в целях облегчения массы инструмента, работающего от сети трехфазиого тока, применяется повышенная частота до 200 Гц. В других установках, например при электромон­ тажных работах, применяется переменный трехфазный или однофазный ток нормальной частоты 50 Гц.

Режим работы — кратковременный и повторно-кратко­ временный. Категория бесперебойности 2-я, но на глав­ ных конвейерах автомобильных и авиационных заводов отключение электроинструмента допустимо лишь на корот­ кое время, так как простой сборочных конвейеров при­ носит большой ущерб.

Переносный электроинструмент требует специальных сетей в виде развитой системы штепсельных розеток или

ввиде специального закрытого троллейного шинопровода,

вкотором передвигается токосъемная тележка с подве­

шенным к ней электроинструментом (см. § 6-10).

2-4. ХИМИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

К химической промышленности относятся: азотная промышленность (производство аммиака и аммиачной се­ литры), производство соды, суперфосфата, серной кислоты, карбида кальция, каустика,хлора,металлического натрия, резиновых шин и технических изделий, синтетического каучука, Синтетического спирта и др. Наиболее быстро развивающейся областью химической промышленности является производство синтетических материалов, затем пластмасс, искусственных волокон и т. д., а также атом­ ная промышленность.

Основные производственные механизмы — мешалки, центрифуги, фильтр-прессы имеют мощность 1—55 кВт; насосы центробежные 6—1 500 кВт; компрессоры поршне­ вые 50—6 300 кВт и турбокомпрессоры 700—12 000 кВт.

Специфическими механизмами в резинотехнической промышленности являются червячные прессы мощностью 110—550 кВт; вальцы 80—400 кВт; каландры 45—195 кВт и др. На заводах по переработке пластмасс применяются таб­ леточные и прессово-литьевые машины, гидропрессы,' термопластавтоматы мощностью 2—85 кВт, агрегаты для изго­ товления листа 90—115 кВт и др. Кроме того, на этих

56

тают при частоте 100—167 Гц и напряжении 45—130 В); прядильные машины центрифугалыюго шелка до 5 кВт; крутильные и перемоточные машины мощностью 1—50 кВт; прядильные машины с сушилкой для штапельного во­ локна с суммарной мощностью до 400 кВт и др.

Для регулирования частоты вращения турбокомпрес­ соров до 75% номинальной применяют схемы с вентиль­ ным каскадом; для поршневых компрессоров — систему УРВД, позволяющую регулировать скорость до 50% но­ минальной.

Регулируемые приводы постоянного тока в резиновой промышленности (каландры, вальцы и пр.) применяются в производстве пластмасс для агрегатов, изготовляющих листы; искусственного волокна для дозировочных и на­

мерсеризации. Все остальные потребители переменного тока 50 Гц.

Для силовых электроприемников применялось напря­ жение 500 В, которое после исключения из ГОСТ заме­ нено напряжением 380 В с перспективой перехода на 660 В. Для двигателей мощностью свыше 250 кВт применяются напряжения 6 и 10 кВ.

Для привода химических аппаратов, работающих при высоких давлениях или с ядовитыми жидкостями, вклю­ чая радиоактивные, применяются специальные асинхрон­ ные экранированные электродвигатели. Между статором и ротором этих двигателей имеется металлический экран, являющийся частью химического аппарата, что позво­ ляет отказаться от сальниковых уплотнений и упростить надежное выполнение этого аппарата. Энергия от статора ротору передается через металлический экран, потери в котором несколько снижают к. п. д. и cos ср такого элек­ тродвигателя, однако преимущества получения надежной конструкции химической аппаратуры имеют решающее значение.

Режим работы двигателей в основном продолжитель­ ный, но имеются приводы (например, дозировочных насо­ сов), работающие кратковременно в течение 10—15 мин в смену. Циклический характер имеют нагрузки центри­

57

фуг, мешалок и смесителей, у которых наблюдаются тяжелые условия пуска и начального периода работы, после которого нагрузка спадает иногда в 2—3 раза. Резко переменная нагрузка бывает у вальцов резиновой промышленности, пони/кающаяся к концу цикла, который длится 20—40 мин.

Для привода мешалок применяются иногда два двига­ теля: более мощный работает только в начале цикла, а после снижения нагрузки отключается и работает только менее мощный двигатель.

По степени бесперебойности к потребителям 1-й кате­ гории относятся мешалки некоторых производств, отклю­ чение которых может вызвать взрыв; санитарно-техни­ ческая вентиляция, остановка которой угрожает здоровью людей; установки водоснабжения и холодоснабжения и значительное число других установок, отключение кото­ рых может повлечь взрыв, массовое отравление или порчу оборудования. Система КИП также относится к 1-й кате­ гории, так как от ее бесперебойной работы зависит нор­ мальный ход технологического процесса.

Технологический првцесс и расположение потребите­ лей основных производств сравнительно стабильны. Пере­ наладка технологического процесса сопровождается капи­ тальной реконструкцией оборудования и к^гмуникаций, при которой электрическая сеть внутри производствен­ ных помещений также реконструируется. Исключение представляют новые виды производств синтетических материалов и пластмасс, технологические процессы кото­ рых еще недостаточно установились. Для этих производств требуется гибкая система электроснабжения, обеспечи­ вающая изменение и перемещение оборудования.

Современные химические комбинаты являются круп­ ными потребителями электроэнергии с максимумом нагруз­ ки, измеряемым сотнями мегаватт. Особенно кощными являются заводы атомной промышленности, в частности по разделению изотопов урана, где максимум нагрузки превышает 2 100 МВт.

2-5. НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

Современные нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ) производительностью 4—6 млн. т и более нефти в год состоят из отдельных комплектных технологических уста­ новок, число которых соответствует годовой производи­

58

тельности завода. На рис. 2-12 приведен общий вид одной из характерных установок — каталитического крекинга.

Мощности механизмов па 1ШЗ 0,4—3,5 кВт для дози­ ровочных насосов; 0,62—85 кВт для винтовых насосов; 5,5—500 кВт для центробежных насосов; 160—2 200 кВт для крекинг-насосов; 58—625 кВт для поршневых ком­ прессоров и 500—12 000 кВт для турбокомпрессоров.

Кроме технологических, имеются установки общеза­ водского характера, из которых наиболее мощными явля-

Рнс. 2-12. Установка каталитического крекинга.

ются блоки оборотной воды с насосными станциями мощ­ ностью несколько тысяч киловатт и товарно-сырьевая база с многочисленными насосными. К числу электротехнологических потребителей относятся электрообессолива­ ющие установки ЭЛОУ с электродегидраторами (см. § 3-4). Все приводы переменного тока нормальной частоты 50 Гц, так как регулирования скорости не требуется.

Применявшийся ранее на установках 1-й категории паровой привод в настоящее время почти полностью вытес­ нен электрическим, обеспечивающим необходимую надеж­ ность работы установок. На НПЗ применяется напряже­ ние 380 В для двигателей мощностью до 200 кВт, 6 и 10 кВ для более мощных. Нагрузка высоковольтных двигателей

59