Thiết kế cung cấp hệ thống điện cho nhà máy bia

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư ngành công nghiệp GVHD: PGS-TS. Phan Thị Thanh Bình SVTH: Vũ Thanh Tùng MSSV: 0951010158 Page 0 Lời mở đầu Hiện nay, điện năng ngày càng đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Điện năng là yếu tố quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa ở nước ta. Nâng cao chất lượng điện năng và độ tin cậy trên lưới phân phối luôn là mối quan tâm hàng đầu của các nhà phân phối điện năng cũng như người sử dụng. Thiết kế hệ thống cung cấp điện là một việc vô cùng quan trọng. Một công trình về điện dù là nhỏ cũng yêu cầu những kiến thức tổng hợp từ hàng loạt các kiến thức chuyên ngành ( cung cấp điện, thiết bị điện, an toàn điện…). Ngoài những kiến thức chuyên ngành, người thiết kế hệ thống điện cần phải có kiến thức nhất định về xã hội, môi trường, về đối tượng cấp điện và một số những kiến thức khác nữa. Công trình thiết kế nếu không đảm bảo được tính kinh tế sẽ dẫn đến tình trạng dư thừa làm lãng phí tiền của, nguyên vật liệu, gây thất thoát lớn cho chủ đầu tư ( nhà nước, doanh nghiệp ). . Một số công trình thiết kế sai, không đảm bảo chất lượng sẽ dẫn tới những hậu quả vô cùng nghiêm trọng: sự cố gây mất điện, cháy nổ làm thiệt hại đến tính mạng và tài sản của nhân dân. Sau khi được học một số môn học như : nhà máy và hệ thống điện, bảo vệ lưới điện, an toàn điện ,… Đồ án điện sẽ giúp em củng cố những kiến thức đã học và rút ra một số kinh nghiệm trong quá trình thiết kế cung cấp điện. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư ngành công nghiệp GVHD: PGS-TS. Phan Thị Thanh Bình SVTH: Vũ Thanh Tùng MSSV: 0951010158 Page 0 Lời cảm ơn Đồ án tốt nghiệp là đánh dấu sự kết thúc của một quá trình học hỏi và nghiên cứu ở giảng đường Đại Học, đồng thời mở ra một chân trời mới, là hành trang giúp em bước vào đời. Để đạt được những kiến thức quý báu như ngày nay, ngoài sự phấn đấu học hỏi hết mình của bản thân là công ơn sinh thành, dưỡng dục của cha mẹ và sự dạy dỗ của thầy cô và sự quan tâm giúp đỡ của bạn bè. Em xin chân thành cảm ơn sự giảng dạy, giúp đỡ của các thầy cô trong khoa Xây Dựng và Điện nói chung và các thầy cô trong bộ môn chuyên ngành nói riêng đã tận tình truyền đạt những kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian giảng dạy chúng em tại trường. Đặc biệt em xin cảm ơn chân thành cô Phan Thị Thanh Bình đã hết lòng giúp đỡ và hướng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện đồ án. Xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến những người thân yêu trong gia đình đã tạo điều kiện, giúp đỡ và động viên tôi hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Xin chân thành cảm ơn đến tất cả bạn bè đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư ngành công nghiệp GVHD: PGS-TS. Phan Thị Thanh Bình SVTH: Vũ Thanh Tùng MSSV: 0951010158 Page 1 Mục lục Lời mở đầu Lời cảm ơn Chương I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1 I. Tổng quan về cung cấp điện 1 II. Tổng quan về nhà máy bia 2 Chương II: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI 9 A. Tính Toán Tâm Phụ Tải 9 I. Mục đích: 9 II. Xác định tâm phụ tải cho các tủ động lực. 9 B. Xác định phụ tải tính toán cho toàn phân xưởng 14 I. Mục đích: 14 II. Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm trong xưởng sản xuất. 14 C. Tính toán phụ tải chiếu sáng 23 I. Tầm quan trọng của hệ thống chiếu sáng 23 II. Các phương thức chiếu sáng công trình. 23 III. Tính toán chiếu sáng cho toàn phân xưởng. 24 IV. Tính toán phụ tải chiếu sáng - ổ cắm – máy lạnh – quạt 46 V. Tính toán phụ tải cho tủ phân phối chính 55 Chương III: CHỌN TRẠM VÀ NGUỒN DỰ PHÒNG 57 I. Chọn máy biến áp 57 II. Chọn nguồn dự phòng 58 Chương IV: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 60 A. Chọn dây dẫn và kiểm tra sụt áp 60 I. Mục đích 60 II. Tính toán chọn dây dẫn và kiểm tra sụt áp 60 III. Kiểm tra sụt áp toàn phân xưởng 72 B. Tính ngắn mạch 77 I. Mục đích : 77 II. Tính ngắn mạch ba pha 77 III. Tính toán ngắn mạch 1 pha 80 C. Chọn thiết bị bảo vệ 84 I. Chọn thiết bị bảo vệ (CB) 84 II. Tính toán chọn CB 84 Chương V: BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 96 I. Mục đích: 96 II. Tính toán bù công suất phản kháng cho nhà máy 96 Chương VI: THIẾT KẾ AN TOÀN ĐIỆN 98 I. Thiết kế sơ đồ nối đất 98 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư ngành công nghiệp GVHD: PGS-TS. Phan Thị Thanh Bình SVTH: Vũ Thanh Tùng MSSV: 0951010158 Page 2 II. Thiết kế hệ thống chống sét 101 Chương VII: CHUYÊN ĐỀ - HỆ THỐNG LƯỚI ĐIỆN THÔNG MINH 104 I. Giới thiệu chung về hệ thống lưới điện thông minh 104 II. Hệ thống lưới điện thông minh tại Việt Nam 106 KẾT LUẬN DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Đồ án tốt nghiệp kỹ sư ngành công nghiệp GVHD: PGS-TS. Phan Thị Thanh Bình SVTH: Vũ Thanh Tùng MSSV: 0951010158 Page 1 Chương I: Tổng quan về đề tài I. Tổng quan về cung cấp điện 1. Sơ lược Điện năng đang ngày càng đóng vai trò hết sức quan trọng trong đời sống con người chúng ta. Chính vì những ưu điểm vượt trội của nó so với các nguồn năng lượng khác ( dễ chuyển thành các dạng năng lượng khác, dễ truyền tải đi xa, hiệu suất cao…) mà ngày nay điện năng được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực, từ công nghiệp, dịch vụ…cho đến phục vụ đời sống sinh hoạt hàng ngày của mỗi gia đình. Trong tương lai thì nhu cầu của con người về nguồn năng lượng đặc biệt này sẽ vẫn tiếp tục tăng cao. Hiện nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống của nhân dân ngày càng được nâng cao, dẫn đến nhu cầu dùng điện ngày càng tăng. Để đáp ứng nhu cầu đó rất nhiều cán bộ kỹ thuật trong và ngoài ngành điện lực đang tham gia thiết kế, lắp đặt công trình cung cấp điện để phục vụ nhu cầu trên. Cung cấp điện là trình bày những bước cần thiết về tính toán, để lựa chọn các phần tử hệ thống điện thích hợp với từng đối tượng Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng , công cộng. Tính toán lựa chọn dây dẫn phù hợp với bản thiết kế cung cấp điện, đảm bảo sụt áp chấp nhận được, có khả năng chịu dòng ngắn mạch với thời gian nhất định. Tính toán dung lượng bù cần thiết để giảm điện áp, điện năng trên lưới trung, hạ áp… Bên cạnh đó, còn phải thiết kế, lựa chọn nguồn dự phòng cho đối tượng sử dụng điện để lưới điện làm việc ổn định, đồng thời xét đến phương diện kinh tế và đảm bảo tính an toàn cao. Cùng với xu thế hội nhập quốc tế hiện nay là việc mở rộng quan hệ quốc tế, ngày càng có nhiều nhà đầu tư nước ngoài đến với chúng ta. Do vậy mà vấn đề đặt ra là chúng ta cần phải thiết kế các hệ thống cung cấp điện một cách bài bản và đúng quy cách, phù hợp với các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành. 2. Những yêu cầu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện Thiết kế hệ thống cung cấp điện như một tổng thể và lựa chọn các phần tử của hệ thống sao cho các phần tử này đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật, vận hành an toàn và kinh tế. Trong đó mục tiêu chính là đảm bảo cho hộ tiêu thụ luôn đủ điện năng với chất lượng nằm trong phạm vi cho phép. Một phương án cung cấp điện được xem là hợp lý khi thỏa mãn được các yêu cầu sau : - Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao tùy theo tính chất hộ tiêu thụ: Mức độ tin cậy cung cấp điện tùy thuộc vào yêu cầu của phụ tải. Với những công trình quan trọng cấp quốc gia phải đảm bảo liên tục cấp điện ở mức cao nhất nghĩa là không mất điện trong mọi tình huống. Những đối tượng như nhà máy, xí nghiệp, khu vực sản xuất…tốt nhất là dùng máy điện dự phòng, khi mất điện sẽ dùng điện từ máy phát cấp cho những phụ tải quan trọng, cần thiết, không cho phép mất điện trong thời gian quy định - Đảm bảo chất lượng điện năng: chất lượng điện được đánh giá qua hai chỉ tiêu tần số và điện áp. Chỉ tiêu tần số do cơ quan điện hệ thống quốc gia điều chỉnh. Như vậy người thiết kế phải đảm bảo vấn đề điện áp. Điện áp lưới trung và hạ chỉ cho phép dao động trong khoảng ± 5%. Các xí nghiệp nhà máy yêu cầu chất lượng điện áp cao thì phải là ± 2,5 %. - Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị: Công trình cấp điện phải được thết kế có tính an toàn cao. An toàn cho người vận hành, người sử dụng, an toàn cho thiết bị, cho toàn bộ công trình. Người thiết kế ngoài việc tính toán chính xác, lựa chọn đúng thiết bị và còn phải nắm vững những quy định về an toàn, những qui phạm cần thiết khi thực hiện công trình, hiểu rõ môi trường hệ thống cấp điện và đối tượng cấp điện. - Vốn đầu tư nhỏ, chi phí vận hành hang năm thấp . Đồ án tốt nghiệp kỹ sư ngành công nghiệp GVHD: PGS-TS. Phan Thị Thanh Bình SVTH: Vũ Thanh Tùng MSSV: 0951010158 Page 2 Những yêu cầu trên thường mâu thuẫn nhau, nên người thiết kế cần phải cân nhắc, kết hợp hài hòa và tùy vào hoàn cảnh cụ thể. Ngoài ra, khi thiết kế cung cấp điện cũng cần chú ý đến các yêu cầu khác như : Có điều kiện thuận lợi nếu có yêu cầu phát triển phụ tải sau này, rút ngắn thời gian xây dựng .v.v… 3. Các bước thực hiện cung cấp điện - Xác định phụ tải - Chọn trạm và nguồn dự phòng - Thiết kế mạng điện hạ áp - Bù công suất phả kháng - Thiết kế an toàn điện II. Tổng quan về nhà máy bia 1. Quy trình công nghệ Nhà máy có quy trình công nghệ tiên tiến nhất hiện nay, trong đó lên men chính và lên men phụ đều trong một thùng có đáy hình côn. Công nghệ này được sử dụng trong các nhà máy bia có thương hiêu nổi tiếng trên thế giới hiện nay. Nhà máy có hệ thống thiết bị sản xuất hiện đại, tự động hóa nhiều, các thiết bị sản xuất đồng bộ, do các nước công nghiệp hóa tiên tiến sản xuất. Với sơ đồ hệ thống như sau : Đồ án tốt nghiệp kỹ sư ngành công nghiệp GVHD: PGS-TS. Phan Thị Thanh Bình SVTH: Vũ Thanh Tùng MSSV: 0951010158 Page 3 Gạo Tồn trữ, Bảo quản Xay Malt Nấu Lên Men Chiết lon Chiết chai Kho thành phẩm Sản xuất nút Tồn trữ Lắng Làm lạnh nhanh Lọc Đun sôi với Huoblon Tồn trữ, Bảo quản Nấu Xay Lọc Đồ án tốt nghiệp kỹ sư ngành công nghiệp GVHD: PGS-TS. Phan Thị Thanh Bình SVTH: Vũ Thanh Tùng MSSV: 0951010158 Page 4 2. Sơ đồ dây chuyền thiết bị sản xuất bia a. Xưởng chiết: b. c. d. e. f. g. h. i. j. k. l. Máy lọc Nồi đun sôi Nồi nấu Malt Hoa Houblon Vít tải Vít tải Máy xay búa Máy xay búa Bồn chứa bột Gạo Bồn chứa bột Malt Nồi nấu Gạo Malt từ xe tải Máy tách tạp chất Máy tách tạp chất Cân Cân Gầu tải Gầu tải Gạo từ xe tải Quạt hút Phiễu Si lô Gạo Si lô Malt Phiễu chứa Phiễu chứa Quạt hút Quạt hút Máy tách sạn Máy tách sạn Khu nấu Malt Gầu tải Máy tách sạn Máy tách tạp chất Cân Gàu tải Si lô chứa Malt Bơm chân không Khu tồn trữ Malt Hầm chứa Đồ án tốt nghiệp kỹ sư ngành công nghiệp GVHD: PGS-TS. Phan Thị Thanh Bình SVTH: Vũ Thanh Tùng MSSV: 0951010158 Page 5 b. Xưởng lên men Nước pha từ Xưởng nấu Bồn lắng xoáy Máy giải nhiệt nhanh Bộ sục khí Bô sục men Tank lên men Máy lọc nến Máy lọc PVPP Máy lọc Filtrap Bơm bia Tank chứa Thanh trùng Đến Xưởng chiết Men từ hệ thống xử lý men Khu lên men Khu lọc Đồ án tốt nghiệp kỹ sư ngành công nghiệp GVHD: PGS-TS. Phan Thị Thanh Bình SVTH: Vũ Thanh Tùng MSSV: 0951010158 Page 6 c. Xưởng chiết DÂY CHUYỀN CHIẾT CHAI Máy rã Pallet Máy hút rỗng Máy rửa chai Máy soi chai Máy vận chuyển Máy rửa két Két chai đầy được xe nâng đưa ra Máy chất Pallet Máy hút đầy Máy in code, date Máy dán nhãn Máy thanh trùng Máy chiết và đóng nắp Nút khoén Bia từ Xưởng lên men CO 2 từ Xưởng động Thùng lon sang kho thành phẩm Lon đóng kiện được xe nâng đưa vào Máy gạt lon Bia từ Phân Xưởng lên Máy dán thùng Máy chiết và đóng nắp lon Máy kiểm tra lon lưng Máy in code, date Máy thanh trùng lon Bốc lon vào thùng DÂY CHUYỀN CHIẾT LON Két chai rỗng được xe nâng dưa vào Két chai đầy sang kho thành phẩm [...]... Thanh Bình B Xác định phụ tải tính toán cho toàn phân xưởng I Mục đích: Khi thiết kế cung cấp điện cho nhà máy, xí nghiệp thì nhiệm vụ đầu tiên là phải xác định phụ tải điện của công trình ấy Việc xác định cụ thể phụ tải điện giúp giải quyết hàng loạt các vấn đề cụ thể như tính toán, lựa chọn, kiểm tra thiết bị điện: Máy biến áp, dây dẫn, thiết bị đóng cắt, thiết bị bảo vệ, tính toán sụt áp, ngắn mạch…... hành các thiết bị khí nén + Xưởng lên men : vận hành các thiết bị khí nén, cấp cho bộ sục khí, nén đẩy bia trong các tank + Xưởng động lực: vận hành các thiết bị khí nén, vệ sinh các chi tiết - Nước: Nước máy Bể chứa Nước giếng khoan ngầm Hệ thống xử lý nước SVTH: Vũ Thanh Tùng Cấp cho sinh hoạt, nấu, len men, chiết Bể chứa MSSV: 0951010158 Cấp cho sinh hoạt, nấu, lên men Page 8 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư... 𝑖=1 𝑃đ𝑚𝑖 Với n- số thiết bị của nhóm; 𝑃đ𝑚𝑖 công suất định mức của thiết bị thứ i 1 Tâm phụ tải nhóm 1: Ký hiệu máy Tên máy P (kW) Cos 𝜑 Ksd Tọa độ X (m) Tọa độ Y (m) 1 Máy Rửa Chai 80 0.75 0.6 98 50.2 Vì nhóm 1 chỉ có 1 thiết bị nên tọa độ tâm của thiết bị cũng chính là tâm phụ tải của nhóm 1 2 Tâm phụ tải nhóm 2: Ký hiệu máy Tên máy P (kW) Cos 𝜑 Ksd Tọa độ X (m) Tọa độ Y (m) 7 Máy Rửa Chai 75 0.75... sáng trần được coi là chủ đạo Vì ánh sáng trần mang tính chất tổng thể Ánh sáng thiết kế từ trần cung cấp cho nơi làm việc không gian rộng hơn Vì vậy việc lựa chọn một phương pháp tính toán, thiết kế cho chiếu sáng rất quan trọng Tùy thuộc vào tính chất của không gian, nơi làm việc mà chúng ta chọn lựa phương pháp chiếu sáng cho phù hợp 1 Chiếu sáng chung đều Chiếu sáng chung đều đảm bảo độ rọi đồng đều... mềm thiết kế chiếu sáng Dialux để kiểm tra lại kết quả tính toán chiếu sáng cho phòng kế toán – kinh doanh - Các bước thực hiện: B1: Mở chương trình thiết kế chiếu sáng dialux, chọn Dialux Wizard: B2: chọn DIAlux light Next SVTH: Vũ Thanh Tùng MSSV: 0951010158 Page 26 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư ngành công nghiệp GVHD: PGS-TS Phan Thị Thanh Bình B3: Chọn Next B4: Nhập các thông tin về dự án thiết kế chiếu... Itt = ∑ 𝐼đ𝑚𝑖 × 𝑘 𝑝𝑡 = 5,7×3×0,9 = 15,39 Đối với nhóm thiết bị liên thông 12,13,14: dòng mở máy được tính cho thiết bị khởi động đầu tiên Sau đó cộng với Iđm của các thiết bị còn lại trong nhóm liên thông, ta sẽ được dòng mở máy của nhóm liên thông Chọn chế độ mở máy trực tiếp: Imm = 5×Iđm20 + Iđm21 + Iđm22 = 5×5,7 + 5,7 + 5,7 = 39,9 (A) Tính toán: Số thiết bị hiệu quả của nhóm: 𝑛ℎ𝑞𝑛ℎ5 = 𝑛 (∑ 𝑖=1 𝑃đ𝑚𝑖... (𝐴) Dòng điện đỉnh nhọn của nhóm 3: 𝐼đ𝑛𝑛ℎ3 = 𝐼 𝑚𝑚𝑚𝑎𝑥 + (𝐼 𝑡𝑡𝑛ℎ3 − 𝐾 𝑠𝑑𝑛ℎ3 × 𝐼đ𝑚𝑚𝑎𝑥 ) Máy motor cầu có dòng Imm lớn nhất → 𝐼đ𝑛𝑛ℎ3 = 65,11 + (43,42 − 0,65 × 13,02) = 100 (𝐴) 4 Tủ động lực 4: Tên Thiết Bị Kí Hiệu Pđm (kW) Cos 𝜑 Tg 𝜑 Ksd I đm (A) Itt (A) Khởi động I mm (A) Máy chiết bia 7 30 0.75 0.88 0.65 60.77 60.77 Biến tần 60.00 Máy gấp rong 8 5 0.75 0.88 0.61 10.13 10.13 Trực tiếp 50.64 Thiết bị thanh... Tên máy P (kW) Cos 𝜑 Ksd Tọa độ X (m) Tọa độ Y (m) 7 Máy Rửa Chai 75 0.75 0.6 99.5 26.2 Vì nhóm 2 chỉ có 1 thiết bị nên tọa độ tâm của thiết bị cũng chính là tâm phụ tải của nhóm 2 3 Tâm phụ tải nhóm 3: Ký hiệu máy Tên máy P (kW) Cos 𝜑 Ksd Tọa độ X (m) Tọa độ Y (m) 2 3 4 5 Máy gấp rong Máy vi dưới Thiết bị dán nhãn Motor cầu 5 5 5 6 0.75 0.75 0.75 0.7 0.61 0.64 0.62 0.7 110.5 107.3 112 105.8 47.6 53.8... (5×110,5)+(5×107,3)+(5×112)+(6×105,8)+(6×102,6) 27 = 107,38 ∑ 𝑃đ𝑚3𝑖 𝑌3𝑖 ∑ 𝑃đ𝑚3𝑖 = (5×47,6)+(5×53,8)+(5×53,8)+(6×47,6)+(6×53,8) 27 = 51,27 4 Tâm phụ tải nhóm 4: Ký hiệu máy 8 9 10 11 Tên máy P (kW) Cos 𝜑 Ksd Tọa độ X (m) Tọa độ Y (m) Máy chiết bia Máy gấp rong Thiết bị thanh trùng Máy vi trên 30 5 5 5 0.75 0.75 0.7 0.75 0.65 0.61 0.62 0.63 107.2 111.7 108.7 103.8 22.2 32.4 36 32.4 Ta có: Tọa độ trục X: 𝑋4 = = 𝑌4 = Tọa độ trục... Trên thực tế ta bố trí các tủ động lực và tủ phân phối sao cho phù hợp với mặt bằng sản xuất để thuận lợi trong việc thao tác và yếu tố mỹ quan II Xác định tâm phụ tải cho các tủ động lực Dựa theo dây chuyền công nghệ và vị trí phân bố thiết bị,theo công suất, ta sẽ tiến hành phân chia các thiết bị theo nhóm, mỗi nhóm thích ứng với tủ cấp điện Nếu động cơ có công suất lớn trội thì có thể đặt tủ riêng . hiện hành. 2. Những yêu cầu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện Thiết kế hệ thống cung cấp điện như một tổng thể và lựa chọn các phần tử của hệ thống sao cho các phần tử này đáp ứng được các. như : nhà máy và hệ thống điện, bảo vệ lưới điện, an toàn điện ,… Đồ án điện sẽ giúp em củng cố những kiến thức đã học và rút ra một số kinh nghiệm trong quá trình thiết kế cung cấp điện. . ngành ( cung cấp điện, thiết bị điện, an toàn điện ). Ngoài những kiến thức chuyên ngành, người thiết kế hệ thống điện cần phải có kiến thức nhất định về xã hội, môi trường, về đối tượng cấp điện