TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMVIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Họ tên sinh viên: Nguyễn Hoàng Vũ Ngành: CNKT Điện – Điện tử
1 Mục tiêu đồ án: Hoàn thành được đề tài được giao theo đúng yêu cầu và thời
gian quy định
2 Nhiệm vụ:Tính toán thiết kế chiếu sáng; Phân bố đèn; kiểm tra lại độ rọi;
Tính toán lựa chọn giây và thiết kế đi dây cho chiếu sáng phân xưởng cơ khí
3 Ngày giao đồ án: 15/05/2024
4 Ngày hoàn thành đồ án: 31/5/2024
5 Người hướng dẫn:PGS.TS Nguyễn Tiến Dũng
Nghệ An, ngày 30 tháng 05 năm 2024
NGƯỜI HƯỚNG DẪN
Trang 2LỜI NÓI ĐẦU
Trong thời đại công nghiệp hóa và hiện đại hóa hiện nay, sự phát triểncủa các ngành công nghiệp sản xuất đóng vai trò vô cùng quan trọng đối vớinền kinh tế Một trong những yếu tố then chốt để đảm bảo hiệu suất và chấtlượng của quá trình sản xuất là môi trường làm việc, đặc biệt là điều kiện chiếusáng trong các phân xưởng cơ khí Chiếu sáng không chỉ ảnh hưởng trực tiếpđến năng suất lao động mà còn liên quan mật thiết đến sức khỏe và an toàn củangười lao động.
Việc thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí không chỉ dừnglại ở việc đảm bảo đủ ánh sáng mà còn phải tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật,bảo đảm tính thẩm mỹ, tiết kiệm năng lượng và tối ưu hóa chi phí Hệ thốngchiếu sáng tốt sẽ giúp người lao động nhìn rõ các chi tiết máy móc, công cụ, từđó nâng cao độ chính xác trong công việc và giảm thiểu nguy cơ tai nạn laođộng.
Đồ án này tập trung vào việc nghiên cứu và thiết kế một hệ thống chiếusáng hiệu quả cho phân xưởng cơ khí, đảm bảo đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹthuật và quy định về chiếu sáng công nghiệp Qua đó, hy vọng đồ án sẽ cungcấp được những giải pháp thiết thực và khả thi, góp phần nâng cao hiệu quả sảnxuất và tạo ra một môi trường làm việc an toàn, thoải mái cho người lao động.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và hỗ trợ của các thầy cô,cùng với sự hợp tác của các bạn đồng nghiệp, đã giúp chúng tôi hoàn thành đồán này
Mục Tiêu Đồ Án
1 Nghiên cứu các tiêu chuẩn chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí: Đánh giá cáctiêu chuẩn và quy định hiện hành về chiếu sáng công nghiệp, từ đó xác định cácyêu cầu cụ thể cho phân xưởng cơ khí.
2 Phân tích hiện trạng và nhu cầu chiếu sáng của phân xưởng: Đánh giá hiệntrạng chiếu sáng hiện tại, nhận diện các vấn đề và nhu cầu cụ thể của phânxưởng.
Trang 33 Thiết kế hệ thống chiếu sáng mới: Đề xuất các giải pháp kỹ thuật cho hệthống chiếu sáng, bao gồm lựa chọn loại đèn, vị trí lắp đặt, và cách bố trí hệthống điện.
4 Đánh giá hiệu quả và chi phí: Phân tích chi phí đầu tư, chi phí vận hành vàbảo trì của hệ thống chiếu sáng mới, đồng thời đánh giá hiệu quả kinh tế và môitrường của các giải pháp đề xuất.
5 Kiểm tra và điều chỉnh thiết kế: Thực hiện kiểm tra thực tế sau khi lắp đặt, đolường các chỉ số chiếu sáng và điều chỉnh thiết kế nếu cần thiết để đảm bảo hệthống hoạt động tốt nhất.
Hy vọng rằng, với những nỗ lực và sự chuẩn bị kỹ lưỡng, đồ án này sẽđóng góp một phần nhỏ vào việc nâng cao chất lượng môi trường làm việc trongcác phân xưởng cơ khí, góp phần thúc đẩy sự phát triển bền vững của ngànhcông nghiệp sản xuất.
Trang 4MỤC LỤC
Trang
MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1
LỜI NÓI ĐẦU 2
MỤC LỤC 4
CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5
1.1 GIỚI THIỆU VÀ VAI TRÒ CỦA PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 5
1.2 MỘT SỐ YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN 6
CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG PHÂN XƯỞNG CƠKHÍ 9
2.2 TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG ĐÈN 9
2.2 BỐ TRÍ ĐÈN 11
2.3 XÁC ĐỊNH ĐỘ TREO CỦA ĐÈN 14
2.4 XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ PHÒNG 15
2.5 KIỂM TRA LẠI ĐỘ RỌI 16
2.6 LỰA CHỌN ÁP TÔ MÁT CHO HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG 17
2.7 LỰA CHỌN DÂY DẪN CHO CÁC DẪY ĐÈN 18
2.8 VẼ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠNG CHIẾU SÁNG PHÂN XƯỞNG CƠKHÍ 18
CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH VÀ TÍNH TOÁN PHỤ TẢI 20
3.1 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN PHỤ TẢI Ổ CẮM 20
3.2 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỀU HÒA 20
3.3 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI QUẠT VÀ SỐ LƯỢNG QUẠT 21
CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN 24
Trang 53.1 KẾT LUẬN 243.2 KIẾN NGHỊ VÀ ĐỀ XUẤT 25TÀI LIỆU THAM KHẢO 26
Trang 6CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1 GIỚI THIỆU VÀ VAI TRÒ CỦA PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ
Phân xưởng cơ khí là một trong những khâu quan trọng trong nhà máy cơkhí công nghiệp, là mắt xích quan trọng để tạo nên một sản phẩm công nghiệphoàn chỉnh Loại phân xưởng chuyên môn hóa một loại sản phẩm nó phát huyđược mặt mạnh của mình, đóng góp vào việc thúc đẩy sự phát triển của nghànhcông nghiệp nói chung của nước nhà.
Trong thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa thì sản xuất công nghiệpcàng được chú trọng hơn bao giờ hết, được đầu tư trang bị các máy móc hiệnđại có khả năng tự động hóa cao để không bị lạc hậu so với các nước trong khuvực và trên thế giới Vì vậy phân xưởng cơ khí đòi hỏi phải có nguồn điện cungcấp tin cậy.
Do tâm quan trọng của tiên trình CNH - HĐH đất nước đòi hỏi phải cónhiêu thiêt bị, máy móc Vì thê nhà máy có tầm quan trọng rất lớn Là một nhàmáy sản xuất các thiết bị công nghiệp vì vậy phụ tải của nhà máy đều làm việctheo dây chuyên, có tính chất tự động hóa cao Phụ tải của nhà máy chủ yếu làphụ tải loại 1 và loại 2 (tùy theo vai trò quy trình công nghệ) Nhà máy cần đảmbảo được cấp điện liên tục vẫn toàn Do đó nguồn điện cấp cho nhà máy đượclấy từ hệ thống điện quốc gia thông qua trạm biến áp trung gian.
1.1.1 Phân xưởng cơ điện.
Có nhiệm vụ sửa chữa, bảo dưỡng các thiết bị máy móc cơ điện của nhàmáy Phân xưởng này cũng trang bị nhiêu máy móc vạn năng có độ chính xáccao nhăm đáp ứng yêu cầu sửa chữa phức tạp của nhà máy Mât điện sẽ gâylãng phí lao động, ta xêp phân xưởng này vào hộ tiêu thụ loại 2.
1.1.2 Phân xưởng cơ khí 1, 2.
Có nhiệm vụ sản xuất nhiều sản phẩm cơ khí đảm bảo yêu cầu kinh tế kỹthuật Quá trình thực hiện trên máy cắt gọt kim loại khá hiện đại với dây chuyềntự động cao Nêu điện không ổn định, hoặc mất điện sẽ làm hỏng các chi tiếtđang gia công gây lãng phí lao động Phân xưởng này ta xếp vào hộ tiêu thụ loại
Trang 71.1.3 Phân xưởng đúc thép, đúc gang.
Đây là hai loại phân xưởng mà đòi hỏi mức độ cung cấp điện cao nhất.Nếu ngừng cấp điện thì các sản phẩm đang nấu trong lò sẽ trở thành phế phẩmgây ảnh hưởng lớn về mặt kinh tê Ta xếp vào hộ tiêu thụ loại 1.
1.1.4 Phân xưởng kiểm nghiệm.
Có nhiệm vụ khiểm tra chất lượng sản phẩm và chỉ tiêu kỹ thuật của sảnphẩm trong phân xưởng sử dụng nhiêu thiết bị đo đếm có cao chính xác cao, dovậy mức độ ổn định là quan trọng nhất Xếp vào hộ tiêu thụ loại 1.
1.1.5 Phân xưởng lắp ráp.
Phân xưởng thực hiện khâu cuối cùng của việc chế tạo thiết bị, đó là đồngbộ hóa các chi tiết máy Máy móc có đảm bảo chính xác về mặt kỹ thuật, hoànchỉnh cũng như an toàn về mặt khi vận hành hay không là phụ thuộc vào mứcđộ liên tục cung cấp điện Xếp vào hộ tiêu thụ loại 2.
1.1.6 Phân xưởng rèn, dập.
Phân xưởng được trang bị các máy móc và lò rèn để chế tạo ra phôi vàcác chi tiết khác đảm bảo độ bên và cứng xếp vào hộ tiêu thụ loại 2.
1.1.7 Phân xưởng mộc mẫu.
Có nhiệm vụ tạo ra các loại khuôn mẫu, các chi tiêt chủ yêu phục vụ cho sảnxuất Do chức năng như vậy nên phân xưởng này xếp vào hộ tiêu thụ loại 1.
1.2 MỘT SỐ YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN.
Điện năng là một dạng năng lượng có ưu điểm như: Dễ dàng chuyểnthành các dạng năng lượng khác ( nhiệt năng, quang năng, cơ năng ), dễ truyềntải và phân phối Chính vì vậy điện năng được dùng rất rộng rãi trong mọi lĩnhvực hoạt động của con người Điện năng nói chung không tích trữ được, trừ mộtvài trường hợp cá biệt và công suất như như pin, ắc quy, vì vậy giữa sản xuất vàtiêu thụ điện năng phải luôn luôn đảm bảo cân bằng.
Quá trình sản xuất điện năng là một quá trình điện từ Đặc điểm của quátrình này xẩy ra rất nhanh Vì vậy để đảm bảo quá trình sản xuất và cung cấp
Trang 8điện an toàn, tin cậy, đảm bảo chất lượng điện phải áp dụng nhiều biện phápđồng bộ như điều độ, thông tin, đo lường, bảo vệ và tự động hóa vv
Điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là điêukiện quan trọng để phát triển các khu đô thị, khu dân cư Vì lý do đó khi lậpkế hoạch phát triển kinh tế xã hội, kế hoạch phát triển điện năng phải đi trướcmột bước, nhăm thỏa mãn nhu cầu điện năng không những trong giai đoạntrước mặt
mà còn dự kiên cho sự phát triển trong tương lai 5 năm 10 năm hoặc có khi lâuhơn nữa Khi thiêt kê CCĐ cân phải đảm bảo các yêu câu sau:
1.2.1 Độ tin cậy cung cấp điện.
Độ tin cậy cung cấp điện tùy thuộc vào hộ tiêu thụ loại nào Trong điềukiện cho phép ta cố gắng chọn phương án cung cấp điện có độ tin cậy càng caocàng tốt.
Theo quy trình trang bị điện và quy trình sản xuất của nhà máy cơ khí thìviệc ngừng cung cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm gây thiệt hạivề kinh tế do đó ta xếp nhà máy cơ khí vào hộ phụ tải loại 2.
1.2.2 Chất lượng điện.
Chất lượng điện đánh giá bằng hai tiêu chuẩn tần số và điến áp Chỉ tiêu tần sốdo cơ quan điều khiển hệ thống điều chỉnh Chỉ có những hộ tiêu thụ lớn mớiphải quan tâm đến chế độ vận hành của mình sao cho hợp lý để góp phần ổnđịnh tần số của hệ thống lưới điện.
Vì vậy người thiết kế cung cấp điện thường phải chỉ quan tâm đến chất lượngđiện áp cho khách hàng Nói chung điện áp ở lưới trung áp và hạ áp cho phépdao động quanh giá trị 5% điện áp định mức Đôi với phụ tải có yêu câu cao vềchất lượng điện áp như các máy móc thiêt bị điện từ, cơ khí có độ chính xácvv điện áp chỉ cho phép dao động trong khoảng 2,5%.
1.2.3 An toàn điện.
Hệ thông cung cấp điện phải được vận hành an toàn đôi với người vàthiêt bị Muốn đạt được yêu câu đó, người thiết kê phải chọn được sơ đồ cung
Trang 9cấp điện hợp lý, mạch lạc để tránh nhầm lẫn trong vận hành, các thiết bị phảiđược chọn đúng loại đúng công suất Công tác xây dựng lắp đặt phải được tiênhành đúng, chính xác cẩn thận Cuối cùng việc vận hành, quản lý hệ thống điệncó vai trò hết sức quan trọng, người sử dụng tuyệt đối phải chấp hành nhữngquy định về an toàn sử dụng điện.
1.2.4 Kinh tế.
Khi đánh giá so sánh các phương án cung cấp điện chỉ tiêu kinh tế chỉđược xét đến khi các chỉ tiêu kỹ thuật trên được đảm bảo chỉ tiêu kinh tê đượcđánh giá qua tổng số vốn đầu tư, chi phí vận hành, bảo dưỡng và thời gian thuhồi vốn đầu tư Việc đánh giá chỉ tiêu kinh tế phải thông qua tính toán và sosánh giữa các phương án từ đó mới lựa chọn được các phương pháp, phương áncung cấp điện tối ưu.
Tuy nhiên trong quá trình thiết kế hệ thống ta phải biết vận dụng, lồngghép các yêu cầu trên vào nhau để tiết kiệm được thời gian và chi phí trong quátrình thiết kế.
Trang 10CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG PHÂNXƯỞNG CƠ KHÍ
2.1 GIỚI THIỆU VỀ PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ
Phân xưởng cơ khí có chiều dài 10m, chiều rộng là 8m, chiều cao là 4,2m Phụ tải gồm 8 ổ cắm đôi, quạt, 2 cái điều hòa.
Hình 1 Hình minh họa phân xưởng cơ khí
2.2 TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG ĐÈN
Độ rọi, hay còn gọi là illuminance, là một khái niệm trong lĩnh vực chiếusáng và quang học Độ rọi đo lường lượng ánh sáng chiếu lên một bề mặt đơnvị, và đơn vị đo lường của nó là lux (lx).
Trong một phân xưởng cơ khí, việc duy trì độ rọi phù hợp là rất quantrọng để đảm bảo điều kiện làm việc an toàn và hiệu quả cho công nhân Cáctiêu chuẩn về độ rọi cụ thể có thể thay đổi tùy theo quốc gia và quy định ngànhnghề, nhưng dưới đây là một số hướng dẫn chung:
1 Khu vực làm việc chung: Đối với các khu vực làm việc chung trong phân
xưởng cơ khí, độ rọi thường được khuyến nghị là khoảng 300-500 lux Đây làmức đủ để công nhân có thể nhìn rõ và thực hiện các công việc cơ bản màkhông gặp khó khăn.
Trang 112 Khu vực làm việc chi tiết hoặc chính xác: Đối với những khu vực đòi hỏi
công việc chi tiết hoặc có tính chính xác cao, như lắp ráp chi tiết nhỏ hoặc kiểmtra chất lượng sản phẩm, độ rọi thường cần cao hơn, khoảng 750-1000 lux hoặcthậm chí cao hơn.
3 Khu vực lưu trữ và hành lang: Những khu vực không yêu cầu làm việc chi
tiết, như khu vực lưu trữ vật liệu hoặc hành lang, độ rọi có thể thấp hơn, thườngkhoảng 100-200 lux.
Việc thiết kế hệ thống chiếu sáng trong phân xưởng cơ khí cần phải tínhtoán kỹ lưỡng để đạt được các mức độ rọi cần thiết này, sử dụng các loại đèn vàbố trí đèn sao cho ánh sáng phân bố đều và không gây chói lóa Ngoài ra, cầnxem xét việc bảo trì và vệ sinh định kỳ các thiết bị chiếu sáng để đảm bảo chúngluôn hoạt động hiệu quả.
Nếu hiệu suất phát sáng là 36 lumen/W, chúng ta có thể tính toán công suất chiếu sáng cần thiết cho phòng chờ theo cách tương tự.
Công thức chuyển đổi từ lux (lx) sang watt trên mét vuông (W/m²) là:
Công suất (W/m²) = Hiệu suất phát sáng(lm /W )Lux
Vì để dễ dàng tính toán nên ta độ rọi cho phòng đọc là 400lux và hiệu suất phát sáng là 36 lumen/W, ta có:
300 lux: 30036 ≈ 8,3 W/m²500 lux: 50036 ≈ 13,89 W/m²
Vậy ta phòng đọc là 300 lux
Phân xưởng cơ khí yêu cầu mức độ chiều sáng thấp Chọn công suất chiếu sáng ：
P0=8,3 w/m2
Trang 12Tổng công suất cần cấp cho chiếu sáng Phân xưởng cơ khí :
1 Tăng cường hiệu quả làm việc: Ánh sáng đầy đủ và đúng cách giúp công
nhân có thể làm việc một cách chính xác, nhanh chóng và hiệu quả hơn Điềunày đặc biệt quan trọng trong các công việc đòi hỏi độ chính xác cao như giacông chi tiết cơ khí.
2 Bảo đảm an toàn lao động: Ánh sáng tốt giúp giảm nguy cơ tai nạn lao
động Công nhân có thể dễ dàng nhìn thấy các thiết bị, máy móc và công cụ, từđó tránh được các tình huống nguy hiểm như trượt ngã, va đập hoặc bị kẹt.
3 Cải thiện chất lượng sản phẩm: Khi ánh sáng được bố trí hợp lý, công nhân
có thể kiểm tra và phát hiện các lỗi nhỏ trên sản phẩm, từ đó nâng cao chấtlượng sản phẩm cuối cùng.
4 Giảm mệt mỏi cho công nhân: Ánh sáng đủ và phân bố đều giúp giảm mỏi
mắt và mệt mỏi cho công nhân, từ đó cải thiện sức khỏe và tinh thần làm việccủa họ.
Trang 135 Tiết kiệm năng lượng: Bố trí đèn một cách hợp lý không chỉ giúp tăng
cường hiệu quả chiếu sáng mà còn giúp tiết kiệm năng lượng, giảm chi phí điệnnăng cho phân xưởng.
6 Đáp ứng tiêu chuẩn và quy định: Bố trí ánh sáng trong phân xưởng cơ khí
cũng cần tuân thủ các tiêu chuẩn và quy định về ánh sáng công nghiệp, đảm bảomôi trường làm việc an toàn và đạt chuẩn.
Tóm lại, việc bố trí đèn trong phân xưởng cơ khí không chỉ ảnh hưởngtrực tiếp đến năng suất lao động và chất lượng sản phẩm mà còn đóng vai tròquan trọng trong việc bảo vệ sức khỏe và an toàn cho người lao động.
Trang 152.3 XÁC ĐỊNH ĐỘ TREO CỦA ĐÈN
Độ treo của đèn trong phân xưởng cơ khí là một yếu tố quan trọng ảnhhưởng đến hiệu quả chiếu sáng và an toàn lao động Để xác định độ treo củađèn, bạn cần xem xét các yếu tố sau:
1 Chiều cao của trần và khu vực làm việc
- Chiều cao trần nhà: Đo chiều cao từ mặt sàn đến trần nhà của phân xưởng.- Chiều cao khu vực làm việc: Xác định chiều cao từ mặt sàn đến bề mặt củacác thiết bị hoặc khu vực làm việc chính.
3 Loại đèn và công suất
- Loại đèn: Đèn LED, đèn huỳnh quang, đèn halogen, v.v.
- Công suất đèn: Phải đủ để cung cấp ánh sáng cần thiết cho khu vực làm việc.
4 Mức độ chiếu sáng yêu cầu
- Tiêu chuẩn chiếu sáng: Thường được quy định trong các tiêu chuẩn kỹ thuật,ví dụ: Tiêu chuẩn chiếu sáng công nghiệp của Việt Nam (TCVN).
Các bước xác định độ treo của đèn:
1 Xác định chiều cao trần nhà và khu vực làm việc
- Ví dụ: Trần cao 6 mét, khu vực làm việc cao 1.5 mét.
2 Tính chiều cao treo đèn lý tưởng:
- Chiều cao treo đèn thường được tính từ mặt sàn.
- Đối với chiếu sáng chung, chiều cao treo đèn nên cách trần khoảng 0.5 - 1.0mét để đảm bảo độ phân bổ ánh sáng.
- Đối với chiếu sáng cục bộ, đèn nên được treo gần hơn với khu vực làm việc.
3 Kiểm tra tiêu chuẩn chiếu sáng: