Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy chè và chuyên đề

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : PGS.TS Phan Thị Thanh Bình LỜI MỞ ĐẦU Ngày điện thứ thiết yếu, tham gia vào lĩnh vực sống từ công nghiệp đến sinh hoạt…Bởi điện có nhiều ưu điểm: dễ dàng chuyển thành Dine9 dạng lượng khác (nhiệt hóa…), dễ dàng truyền tải phân phối Chính LỜI CẢM ƠN điện ứng dụng rộng rãi Điện nguồn cung cấp lượng ngành cơng nghiệp, điều …………………………………………………………………………… kiệnsize quan12trọng để phát triển đô thị khu dân cư Vì lý đó, lập kế hoạch phát triển kinh…………………………………………………………………………………… tế xã hội, kế hoạch phát triển điện phải trước bước nhằm thỏa mãn nhu cầu điện…………………………………………………………………………… ……… giai đoạn trước mắt mà dự kiến cho phát triển tương lai …………………………………………………………………………… ……… Để nhà máy, xí nghiệp…đi vào họat động, việc thiết kế cung cấp điện cho …………………………………………………………………………… ……… việc làm khơng thể thiếu Nhà máy chè khơng nằm ngồi vấn đề đó.Và đề …………………………………………………………………………… ……… tài “Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy chè” chọn đồ án nhằm vận dụng kiến thức học để áp dụng vào thực tiễn …………………………………………………………………………… ……… …………………………………………………………………………… ……… Việc tính tốn thiết kế cơng trình điện dù lớn hay nhỏ yêu cầu người thiết…………………………………………………………………………… ……… phải có kiến thức tổng hợp từ chuyên ngành cung cấp điện, thiết bị điện, chiếu sáng…nhằm tránh gây hiệu đáng tiếc tính tốn thiết kế sai lầm Đồ án gói gọn việc tính tốn thiết kế cung cấp điện cho nhà máy chè với công suất tương đối vừa đáp ứng tương đối đầy đủ yêu cầu thiết kế điện, từ có sở để tính tốn cho cơng trình điện với qui mơ lớn Trong q trình khảo sát thiết kế, khơng tránh khỏi sai sót , em mong nhận đựơc thông cảm dẫn thêm thầy cô Em xin chân thành cảm ơn SVTH : Mai Văn Anh MSSV : 0851030002 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : PGS.TS Phan Thị Thanh Bình LỜI CÁM ƠN Đồ Án Tốt Nghiệp hoàn thành nhờ vào cổ vũ, động viên, giúp đỡ người : từ người thân gia đình, q thầy giảng dạy bạn bè lớp Vì thế; ngày hôm nay, em xin giành vài lời để bày tỏ tình cảm : Con xin gửi đến gia đình, lòng tri ân sâu sắc Gia đình nơi sinh con, ni dưỡng điểm tựa cho mặt,là nguồn động viên, ln cổ vũ khích lệ đường học tập Xin gửi đến Q thầy Trường Đại học Mở TP.HCM, Khoa Xây Dựng Điện lòng biết ơn chân thành Những người tận tình truyền đạt kiến thức , kinh nghiệm quí báu cho em năm tháng theo học Trường Em xin cám ơn Phan Thị Thanh Bình- Người hết lòng giúp đỡ, hướng dẫn tận tình, tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình thực Đồ Án Tốt Nghiệp Một lần em xin cám ơn kính chúc sức khỏe đến tất người nhiệt tình giúp đỡ em suốt thời gian qua Tháng 01 năm 2013 Sinh viên thực Mai Văn Anh SVTH : Mai Văn Anh MSSV : 0851030002 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : PGS.TS Phan Thị Thanh Bình MỤC LỤC Lời mở đầu Lời cảm ơn Nhận xét Giáo viên hướng dẫn Nhận xét Giáo viên phản biện Mục lục Chương : GỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT CHÈ 1.1 Sơ lược quy trình sản xuất 1.2 Giải thích quy trình sản xuất chè 1.2.1 Quy trình cơng nghệ OTD 1.2.2 Quy trình cơng nghệ CTC Chương : XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CỦA NHÀ MÁY 10 2.1 Một số yêu cầu cung cấp điện 10 2.1.1 Các vấn đề hệ thống điện 10 2.1.2 Các yêu cầu thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy 11 2.2 Phương pháp tính phụ tải cho nhà máy 12 2.2.1 Khái niệm phụ tải điện 12 2.2.2 Tâm phụ tải 12 2.2.3 Các tiêu đồ thị phụ tải 12 2.2.4 Hệ số tiêu thụ điện hiệu nhq 14 2.2.5 Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn 15 2.3 Xác định phụ tải động lực 19 2.3.1 Nhóm 21 2.3.2 Nhóm 23 2.3.3 Nhóm 25 2.3.4 Nhóm 27 2.3.5 Nhóm 29 2.3.6 Nhóm 31 2.3.7 Nhóm 33 2.3.8 Nhóm 36 2.4 Cơ sở lý thuyết phương pháp tính tốn chiếu sáng 39 2.4.1 Giới thiệu chung 39 2.4.2 Nguyên tắc chung 39 2.4.3 Các phương pháp tính toán hệ thống chiếu sáng 39 2.5 Thiết kế chiếu sáng cho Nhà máy 42 2.5.1 Tính tốn chiếu sáng Khu nhập nguyên liệu 42 2.5.2 Tính tốn chiếu sáng Phòng vò 45 2.5.3 Tính tốn chiếu sáng Phòng lên men 48 2.5.4 Tính tốn chiếu sáng Phòng làm héo 51 2.5.5 Tính tốn chiếu sáng Phòng sấy chè 54 2.5.6 Tính tốn chiếu sáng Khu lò sấy 57 2.5.7 Tính tốn chiếu sáng Khu sàn phân loại II 60 2.5.8 Tính tốn chiếu sáng Khu sàn phân loại I 63 2.5.9 Tính tốn chiếu sáng Khu chè thành phẩm 63 2.5.10 Tính tốn chiếu sáng Khối văn phòng 66 2.5.11 Tính tốn chiếu sáng Phòng bảo vệ 70 2.5.12 Tính tốn chiếu sáng Nhà vệ sinh 72 Chương : CHỌN MÁY BIẾN ÁP, MÁY PHÁT DỰ PHÒNG VÀ THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP CHO NHÀ MÁY 77 SVTH : Mai Văn Anh MSSV : 0851030002 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : PGS.TS Phan Thị Thanh Bình 3.1 Chọn máy biến áp 77 3.1.1 Lựa chọn vị trí đặt máy biến áp 77 3.1.2 Các kiểu trạm biến áp 77 3.1.3 Vị trí lắp đặt 77 3.1.4 Lựa chọn máy biến áp 78 3.2 Chọn máy phát dự phòng 79 3.3 Chọn hệ thống ATS 80 3.4 Thiết kế mạng điện hạ áp cho Nhà máy 81 Chương : CHỌN DÂY DẪN VÀ TÍNH SỤT ÁP 82 4.1 Chọn dây dẫn .82 4.1.1 Các yêu cầu chọn dây 82 4.1.2 Tính tốn lựa chọn dây dẫn cho Nhà máy 83 4.2 Kiểm tra độ sụt áp .88 4.2.1 Yêu cầu độ sụt áp 88 4.2.2 Phương pháp tính tốn sụt áp .88 4.2.3 Tính tốn độ sụt áp .89 Chương 5: TÍNH NGẮN MẠCH VÀ CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ 103 5.1 Phương pháp tính ngắn mạch sở chọn thiết bị bảo vệ 103 5.1.1 Phương pháp tính ngắn mạch 103 5.1.2 Cơ sở chọn CB 105 5.2 Tính ngắn mạch chọn CB bảo vệ cho mạng điện Nhà máy 107 Chương 6: TÍNH TỐN BÙ CƠNG SUẤT VÀ NÂNG CAO COS  118 6.1 Khái niệm 118 6.2 Cải thiện hệ số công suất 118 6.3 Lựa chọn thiết bị bù dung lượng bù 118 Chương : THIẾT KẾ AN TOÀN ĐIỆN 121 7.1 Khái niệm chung nối đất 121 7.2 Chế độ trung tính 121 7.3 Thiết bị nối đất 122 7.4 Thiết kế nối đất cho Nhà máy 128 7.4.1 Thiết kế điện cực nối đất 128 7.4.2 Chọn sơ đồ an toàn chống chạm điện gián tiếp TN-S 130 Chương : THIẾT KẾ CHỐNG SÉT 132 8.1 Tìm hiểu sét thiệt hại sét gây 132 8.2 Phân cấp bảo vệ chống sét cho tòa nhà cơng trình 132 8.3 Các thiết bị chống sét 132 8.4 Lựa chọn thiết bị chống sét cho Nhà máy 134 8.4.1 Chọn kim thu sét 134 8.4.2 Tính tốn nối đất cho hệ thống chống sét 135 CHUYÊN ĐỀ 136 KẾT LUẬN 157 PHỤ LỤC 158 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 159 - Ghi chú: In đậm in hoa tiêu đề chương, mục lớn Chữ số thứ thứ tự chương SVTH : Mai Văn Anh MSSV : 0851030002 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp - GVHD : PGS.TS Phan Thị Thanh Bình Chử số thứ thứ tự mục chương Chữ số thứ 3,…,chỉ thứ tự tiểu mục SVTH : Mai Văn Anh MSSV : 0851030002 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : PGS.TS Phan Thị Thanh Bình CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT CHÈ 1.1 Sơ lược quy trình sản xuất : Công nghệ chế biến chè đen phổ biến giới công ty Việt Nam áp dụng sản xuất hai công nghệ : Cơng nghệ chế biến chè đen theo quy trình cơng nghệ OTD : Chè búp tươi Làm héo Vò chè lần I Sàng phân loại Vò chè lần II Phần lớn Lên men Phần nhỏ Sấy chè Sàng cắt phân loại Chè đen thành phẩm SVTH : Mai Văn Anh MSSV : 0851030002 Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ sư cơng nghiệp GVHD : PGS.TS Phan Thị Thanh Bình Cơng nghệ chế biến chè đen theo quy trình cơng nghệ CTC : Chè búp tươi Làm héo Sàng tơi chè tươi Máy cắt nghiền CTC Máy lên men liên tục Máy sấy tầng sôi Sàng phân loại Chè đen thành phẩm SVTH : Mai Văn Anh MSSV : 0851030002 Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : PGS.TS Phan Thị Thanh Bình 1.2 Giải thích quy trình sản xuất chè : 1.2.1 Quy trình cơng nghệ OTD: Khâu làm héo : Gồm thiết bị lò cấp nhiệt, phận trộn gió nóng, lạnh, quạt cấp nhiệt cho lò héo Làm thay đổi mạnh mẽ sâu sắc biến đổi sinh lý sinh hoá chè, để thay đổi thành phần hố học tính chất vật lý chè tạo điều kiện cho trình chế biến sau dễ dàng Trong trình làm héo, chè đưa từ độ ẩm 75÷78% xuống 61÷62% Qua nghiên cứu người ta thấy nước chè tập trung nhiều khí khổng số tổ chức khác Khi làm héo, nước qua khí khổng mặt Tốc độ bốc nước phụ thuộc vào dịch chuyển ẩm lá, kích thước độ mở khí khổng Q trình bốc nước làm héo chia làm ba giai đoạn:  Giai đoạn 1: Khi bắt đầu làm héo, nước chè bay mạnh, chủ yếu lượng nước tự  Giai đoạn 2: Sau lượng nước tự bay hết, nước bay bị chậm lại nước dung dịch bị keo cản trở  Giai đoạn 3: Khi tế bào khả hoạt động bình thường, chất keo dịch bào bị ngưng kết, lượng nước bị giải phóng tượng bay nước lại xảy mạnh liệt Ngoài làm héo tạo điều kiện cho vò chè dễ dàng Khâu vò chè: Dùng cối vò chè tạo lực ép làm phá vỡ tế bào chè mục đích vò chè làm cho nước ép chè mặt lá, để sấy chất tan cố định lại mặt lá, tạo điều kiện cho pha chè, chất tan hoà tan dễ dàng vào nước  Đối với sản xuất chè đen vò chè tạo điều kiện cho q trình lên men, nhờ q trình vò chè men chất tan giải phóng trộn lẫn vào tiếp xúc với khơng khí, thực q trình oxi hố  Khi vò chè, nhờ áp lực từ hai mặt ép lại chè cuộn theo sống thành hình xoắn ốc, làm cho chè xoắn lại, có hình dạng gọn đẹp Ngồi màu sắc, chè chuyển từ màu xanh tươi trước vò sang màu nâu nhạt cuối giai đoạn vò Tỉ lệ tế bào chè bị dập chè vò nhiều chất lượng chè cao, yêu cầu mức độ dập chè đen phải lớn 75% đạt yêu cầu SVTH : Mai Văn Anh MSSV : 0851030002 Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ sư cơng nghiệp GVHD : PGS.TS Phan Thị Thanh Bình Sàng phân loại chè vò : Mục đích sàng phân loại chè vò khắc phục chè khơng dập đầy đủ, sàng để làm tơi cục vón hình thành máy vò, làm nguội chè bị nung nóng lên q trình học, oxy hóa phân loại nó,nghĩa tách riêng biệt chè non nhỏ theo kích thước khỏi chè già lớn Những chè non nhỏ đem vào phòng ủ lên men, lại chè già lớn đem vò lại lần hai để tăng độ dập sau đem sàng tơi đem ủ men riêng sấy riêng để tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân loại chè thành phẩm sau Khâu ủ lên men : + Mục đích q trình lên men: Lên men trình quan trọng kỹ thuật sản xuất chè đen Thực tế biến đổi sinh hoá chè, xảy từ làm héo, đến giai đoạn lên men xảy biến đổi đầy đủ sâu sắc nhất, để tạo nên phẩm chất đặc biệt chè đen Nhìn chung trình lên men chè đen xảy ÷ kể từ bắt đầu vò Tồn q trình lên men chia làm hai giai đoạn:  Giai đoạn thứ nhất: kể từ bắt đầu vò đến vò xong Trong thời gian tác dụng men oxi hoá catechine tannin chè bị oxi hoá chuyển thành orthoquynone, chất có hoạt tính mạnh oxi hố chất khác, ngưng tụ với để tạo thành sản phẩm có màu Vì vò, chè từ xanh chuyển sang màu hung (nâu nhạt)  Giai đoạn thứ 2: kể từ sau vò đến trước sấy với thời gian khoảng ÷ Ngun liệu chè phòng lên men ln phun ẩm điều chỉnh nhiệt độ định thích hợp cho q trình lên men Trong thời gian chè chuyển từ màu hung sang màu đồng đỏ toả hương thơm dễ chịu,vì chè không chat gắt mà chát dịu + Cơ sở lý thuyết trình lên men : Quá trình lên men xảy biến đổi mạnh mẽ thành phần hoá học chè Những biến đổi liên quan nhiều đến nhiệt độ, độ ẩm, hệ vi sinh vật men nguyên liệu SVTH : Mai Văn Anh MSSV : 0851030002 Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ sư cơng nghiệp GVHD : PGS.TS Phan Thị Thanh Bình chè, vai trò quan trọng định thay đổi thành phần chất lượng chè thành phẩm men + Các yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men: Quá trình lên men sản xuất chè đen chịu ảnh hưởng lớn nhiệt độ, độ ẩm thành phần khơng khí mơi trường xunh quanh  Nhiệt độ: nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến xúc tác men tốc độ phản ứng hoá học Đối với sản xuất chè đen, nhiệt độ thích hợp cho lên men 20 ÷ 300C Nhiệt độ cao ức chế xúc tác men, ngược lại nhiệt độ thấp làm chậm trình xúc tác  Độ ẩm: Lá chè sau vò đem lên men u cầu phải có độ ẩm thích hợp: W = 60 ÷ 62% độ ẩm khơng khí phòng lên men phải cao φ = 95 ÷ 98% để tránh chè bị héo phản ứng hoá học bị chậm lại  Khơng khí: Q trình lên men chè cân phải cung cấp lượng lớn khơng khí sạch, thiếu khơng khí chè dễ bị Trong khơng khí thành phần CO2 nhiều gây ảnh hưởng xấu đến trình lên men Đặc biệt thành phần H2S cần lượng nhỏ làm cho trình lên men bị đình Qua nhiều thí nghiệm H.Măng gan rút rằng, để đảm bảo lên men tốt, 1,5kg chè tươi cần 28,32m3 khơng khí Cung cấp đầy đủ oxy để thực q trình oxy hóa tanin tác dụng men (cứ m3 khơng khí đảm bảo cho 70kg đến 100kg chè lên men ) Ở khâu sử dụng thiết bị phun sương tạo ẩm cung cấp khơng khí để tạo thuận lợi cho q trình kên men đạt yêu cầu, thời gian ủ men từ 4h đến 5h (thời gian tính từ lúc bắt đầu vò ), ché chuyển từ màu xanh sang màu đồng đỏ khơng có mùi hăng ngái, có hương thơm q trình lên men đạt u cầu chè lên men đem sấy Khâu sử dụng cảm biến nhiệt độ , ẩm độ để điều khiển thiết bị tạo sương cung cấp khơng khí theo nhiệt độ ẩm độ cài sẵn Khâu sấy chè : Hầu hết nhà máy sản xuất chè tiến hành sấy máy, cần ý điều chỉnh thơng số q trình sấy cho hợp lý  Nhiệt độ thời gian sấy: Nhiệt độ sấy cần cao để diệt men làm khô chè cần tránh nhiệt độ cao gây mùi chè cháy Thông thường người ta sấy chè SVTH : Mai Văn Anh MSSV : 0851030002 Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : PGS.TS Phan Thị Thanh Bình Cơng suất điện tiêu thụ tỷ lệ với bậc ba tốc độ, giải pháp ứng dụng biến tần lựa chọn cho khả tiết kiệm điện cao so với động làm việc với tốc độ không đổi (100% nđm) 3.1.4 Hiệu sử dụng: Biến tần kết hợp với động không đồng đem lại lợi ích sau: - Hiệu suất làm việc máy cao - Quá trình khởi động dừng động êm dịu nên giúp cho tuổi thọ động cấu khí dài - Sử dụng biến tần cho động có lợi giảm dòng điện sụt áp động khởi động, điều chỉnh tốc độ vơ cấp, loại bỏ bớt kết cấu hộp số giảm tổn thất - An toàn, tiện lợi việc bảo dưỡng giảm bớt số nhân công phục vụ vận hành máy - Tiết kiệm điện mức tối đa trình khởi động vận hành Ngoài ra, hệ thống máy kết nối với máy tính trung tâm Từ trung tâm điều khiển nhân viên vận hành thấy hoạt động hệ thống thơng số vận hành (áp suất, lưu lượng, vòng quay ), trạng thái làm việc cho phép điều chỉnh, chẩn đốn xử lý cố xảy 3.1.5 Điều cần lưu ý sử dụng bị biến tần điều khiển động không đồng : Như nêu trên, đầu biến tần có dòng điện hình sin điện áp khơng phải hình sin mà có dạng chuỗi xung vuông điều biên nối tiếp Nếu khoảng cách nối dây cáp điện động biến tần lớn xảy tượng điện áp (do tượng phản xạ sóng điện áp), dẫn đến lão hóa cách điện cuộn dây stato, giảm tuổi thọ chí làm hỏng động Vì vậy, lắp ráp phải ý cho dây cáp ngắn tốt, đặc biệt động cơng suất vừa nhỏ (thường có trở kháng đáp ứng xung lớn so với trở kháng đáp ứng xung cáp nối) SVTH : Mai Văn Anh MSSV : 0851030002 Trang 145 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư cơng nghiệp GVHD : PGS.TS Phan Thị Thanh Bình 3.2 Hạn chế cho động làm việc chế độ non tải (tránh sử dụng động lớn) : Non tải làm tăng tổn thất, giảm hiệu suất hệ số công suất động Non tải nguyên nhân phổ biến khiến động hoạt động khơng hiệu quả, số lý sau: -Nhà sản xuất thiết bị có xu hướng sử dụng hệ số an toàn (hệ số dự trữ công suất) lớn chọn động -Thiết bị thường sử dụng non tải Ví dụ nhà sản xuất máy công cụ đưa hiệu suất định mức động cho mức đầy tải Trên thực tế, người sử dụng cần mức công suất 100%, dẫn đến việc thiết bị vận hành mức non tải phần lớn thời gian -Những động lớn lựa chọn để giúp trì đầu mức mong muốn kể điện áp đầu vào thấp cách bất thường -Những động lớn lựa chọn cho ứng dụng cần mô men khởi động cao động nhỏ thiết kế cho mô men cao phù hợp Nên lựa chọn kỹ cơng suất động dựa đánh giá chi tiết mức tải Nhưng thay động lớn động khác nhỏ hơn, cần phải tính đến hiệu suất tiềm đạt Những động lớn vốn có hiệu suất thiết kế cao động SVTH : Mai Văn Anh MSSV : 0851030002 Trang 146 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư cơng nghiệp GVHD : PGS.TS Phan Thị Thanh Bình nhỏ Vì vậy, nhìn chung chun đề khơng đề xuất thay động hoạt động mức 60 – 70% công suất cao Mặt khác, nguyên tắc cứng nhắc việc lựa chọn động cần đánh giá tiềm tiết kiệm dựa trường hợp Ví dụ như, động nhỏ động hiệu suất cao động dùng động hiệu suất cao, cải thiện hiệu suất Nếu động cơl uôn hoạt động mức tải 40% cơng suất thiết kế, áp dụng phương pháp hiệu không tốn đấu Việc thay đổi từ kiểu đấu tam giác tiêu chuẩn sang đấu gồm việc đấu lại dây hộp đầu dây Vận hành dạng nối làm giảm điện áp theo hệ số √3 Ở dạng nối sao, động giảm công suất, đặc tính làm việc hàm tải khơng thay đổi Vì vậy, động nối có hiệu suất hệ sốcơng suất cao hoạt động mức đầy tải so với hoạt động mức không đầy tải theo nối tam giác Tuy nhiên, vận hành động nối sử dụng cho ứng dụng với yêu cầu tỷ số mơ men/tốc độ thấp tải giảm Ngồi ra, nên tránh chuyển sang nối động nối với thiết bị sản xuất có sản lượng phụ thuộc vào tốc độ động (vì tốc độ động giảm nối sao) Với thiết bị cần mô men ban đầu cao yêu cầu mơ men hoạt động thấp, sửdụng khởi động Sao/ Tam giác để đáp ứng yêu cầu mô men ban đầu cao 3.3 Sử dụng động điện có hiệu suất cao : Động hiệu suất cao thiết kế chuyên dụng để tăng hiệu suất hoạt động so với động tiêu chuẩn Các cải tiến thiết kế tập trung vào việc làm giảm tổn thất bên động cơ, bao gồm việc sử dụng thép silic có tổn thất sắt từ thấp hơn, lõi dài (để tăng chất kích hoạt), dây dày (để giảm trở kháng), thép mỏng hơn, khoảng trống khơng khí stato rơto nhỏ hơn, sử dụng đồng thay cho nhôm rơto, vòng đệm tốt quạt nhỏ hơn,vv Động hiệu suất cao có dải cơng suất thiết kế mức đầy tải rộng Hiệu suất cao động tiêu chuẩn từ 3% tới 7% cho hình Các giải pháp cải tiến thường sử dụng thiết kế động hiệu suất cao SVTH : Mai Văn Anh MSSV : 0851030002 Trang 147 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : PGS.TS Phan Thị Thanh Bình So sánh động hiệu suất cao động chuẩn (Bureau of Indian Standards) - Cơng thức tính hiệu suất động cơ: Trong tổn thất bao gồm: - Tổn hao Stator "I2R" - Tổn hao Rotor "I2R" - Tổn hao phụ tải rò - Tổn hao sắt - Tổn hao ma sát dây quấn Động hiệu suất cao với cãi tiến giúp giảm đáng kể tổn thất SVTH : Mai Văn Anh MSSV : 0851030002 Trang 148 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : PGS.TS Phan Thị Thanh Bình Những khu vực nâng cao hiệu suất động hiệu suất cao (Theo Bureau of Energy Efficiency (BEE), Ministry of Power, India Components of an Electric Motor.2005.) Khu vực tổn thất điện Nâng cao hiệu suất Sắt - Sử dụng thép mỏng tổn thất lõi sắt thấp giúp giảm tổn thất dòng xốy - Lõi dài cần sử dụng nhiều thép thiết kế, làm giảm tổn thất nhờ giảm mật độ từ thông sinh Stato I2R - Sử dụng dẫn lớn đồng giúp tăng diện tích tiết diện cuộn dây stato Nhờ làm giảm trở kháng (R) cuộn dây giảm tổn thất cường độ dòng điện (I) Rơto I2R - Dùng dẫn rôto lớn để tăng tiết diện, nhờ giảm trở kháng dẫn (R) tổn thất cường độ dòng (I) Ma sát quấn dây - Sử dụng thiết kế quạt tổn thất thấp giảm tổn thất chuyển dịch khơng khí Tổn thất rò tải - Sử dụng thiết kế tối ưu quy trình kiểm sốt chất lượng chặt chẽ để giảm thiểu tổn thất rò tải Những khu vực cải tiến giúp nâng cao hiệu suất động hiệu suất cao Xây dựng ban hành định mức tiêu hao lượng đơn vị sản phẩm, làm sở cho công tác quản lý giám sát tình hình tiêu thụ điện Nhà máy Do phải thực giải pháp cải thiện hoạt động động cơ, chi phí động hiệu suất cao cao chi phí động tiêu chuẩn Phần chi phí cao hồn vốn nhanh nhờ giảm chi phí vận hành, với ứng dụng thay động SVTH : Mai Văn Anh MSSV : 0851030002 Trang 149 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : PGS.TS Phan Thị Thanh Bình hết thời hạn sử dụng Nhưng thay động dùng mà chưa hết thời gian sử dụng động hiệu suất cao lúc khả thi mặt tài Những đề xuất nên thay động cũ động hiệu suất cao trường hợp sau đây: - Động có công suất nhỏ 40HP sử dụng 15 năm thường hiệu suất thấp, cần thay động hiệu suất cao - Với động bị hỏng cần quấn lại mà chi phí quấn lại vượt 50% giá động hiệu suất mới, nên mua động Cần lưu ý, điều kiện vận hành tốc độ quay, mức tải ảnh hưởng tới hiệu suất động theo hiệu suất tốt tương ứng với khoảng 75% định mức Cho nên người sử dụng cần lưu ý tới việc chọn công suất động phân bố tải cho chúng hợp lý 3.4 Chọn công suất động cho tải thay đổi : Các động công nghiệp thường hoạt động điều kiện tải thay đổi yêu cầu trình sản xuất Một kinh nghiệm thực tế tình lựa chọn động dựa mức tải cao Nhưng sử dụng động tốn hoạt động cơng suất tối đa giai đoạn ngắn, có nguy động bị non tải Một lựa chọn khác chọn công suất động dựa đồ thị tải thiết bị cụ thể Điều có nghĩa cơng suất động chọn thấp chút so với mức tải cao động bị tải thời gian ngắn Có thể áp dụng cách nhà sản xuất thiết kế động với hệ số tải (thường cao tải định mức 15%) để đảm bảo việc động hoạt động tải không gây hỏng hóc đáng kể Nguy lớn việc động bị nhiệt, điều ảnh hưởng đến tuổi thọ hiệu suất động cơ, tăng chi phí vận hành Một tiêu chí lựa chọn cơng suất động tăng nhiệt độ trung bình tính theo trọng số chu kỳ làm việc thực tế không cao mức tăng nhiệt độ vận hành chế độ đầy tải liên tục (100%) Quá nhiệt xảy trường hợp sau: SVTH : Mai Văn Anh MSSV : 0851030002 Trang 150 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : PGS.TS Phan Thị Thanh Bình -Thay đổi lớn tải, thường xuyên tắt/bật tải ban đầu cao -Thường xuyên và/hoặc bị tải thời gian dài -Khả làm mát động bị hạn chế, ví dụ độ cao lớn, mơi trường nóng động bị bao kín bám bẩn lâu ngày Khi tải động thay đổi nhiều thời gian, sử dụng phương pháp điều khiển tốc độ với việc chọn công suất động thích hợp (xem phần 3.1) 3.5 Quấn lại động : Một vấn đề phổ biến doanh nghiệp công nghiệp quấn lại động bị cháy Số lượng động quấn lại số doanh nghiệp chiếm 50% toàn động Cũng có quấn lại cẩn thận giúp trì hiệu suất động mức trước phần lớn quấn lại làm giảm hiệu suất Quấn lại ảnh hưởng đến số yếu tố dẫn đến giảm hiệu suất động cơ: quấn không thiết kế biến dạng rãnh, làm giảm khả cách điện tăng nhiệt độ động mức cho phép Chẳng hạn, gia nhiệt để bóc dây quấn cũ, vật liệu cách điện bị hư hại, làm tăng tổn thất dòng điện xốy Mỗi thay đổi khoảng trống khí rơto stato ảnh hưởng đến hệ số công suất mô men đầu Mỗi lần quấn lại, tùy tay nghề người quấn mà hiệu suất giảm từ 1-3% Tuy nhiên, thực biện pháp thích hợp, trì hiệu suất động sau quấn lại, số trường hợp cải thiện hiệu suất nhờ thay đổi thiết kế quấn Sử dụng dây với tiết diện lớn hơn, kích thước rãnh quấn thích hợp giúp giảm tổn thất stato tăng hiệu suất Tuy nhiên, nên trì thiết kế ban đầu động quấn lại, trừ có lý đặc biệt liên quan đến tải cần thiết kế lại Có thể dễ dàng đánh giá tác động việc quấn lại với hiệu suất hệ số công suất động biết tổn thất không tải động trước sau quấn lại Thông tin tổn thất không tải tốc độ khơng tải tìm tài liệu giới thiệu động mua Một số cho mức độ thành công quấn lại so sánh dòng điện khơng tải trở kháng stato pha động quấn lại với dòng khơng tải trở kháng stato ban đầu với mức điện áp Khi quấn lại động cơ, cần lưu ý đến yếu tố sau: SVTH : Mai Văn Anh MSSV : 0851030002 Trang 151 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : PGS.TS Phan Thị Thanh Bình Chọn hãng cấp chứng nhận ISO 9000 hãng đại diện Hiệp hội dịch vụ điện (Electrical Apparatus Service Association) Động có công suất nhỏ 40 HP sử dụng 15 năm (nhất động quấn lại) thường có hiệu suất thấp nhiều so với loại động hiệu suất cao có thị trường Tốt nên thay Và tốt nên thay động không chuyên dụng có cơng suất nhỏ 15 HP Nếu chi phí quấn lại vượt 50% - 65% so với giá động hiệu suất cao mới, nên mua động Độ tin cậy hiệu suất cao nhanh chóng bù lại phần giá chênh lệch 3.6 Điều chỉnh hệ số công suất cách lắp tụ bù : Như lưu ý trên, động khơng đồng có đặc tính hệ số công suất nhỏ 1, dẫn tới hiệu suất tồn phần thấp (và chi phí vận hành tổng cao hơn) hệ thống điện nhà máy Tụ bù đấu song song với động sử dụng để nâng cao hệ số công suất Tụ bù không giúp tăng hệ số công suất thân động mà giúp tăng hệ số công suất hệ thống phát dẫn điện Lợi ích việc điều chỉnh hệ số công suất bao gồm giảm công suất phản kháng công suất biểu kiến (và nhờ giảm tiền điện cho nhu cầu sử dụng), giảm tổn thất nhiệt I2 R tiêu hao dây dẫn truớc tụ bù (nhờ giảm chi phí sử dụng lượng), giảm sụt áp đường dây (nhờ giúp điều chỉnh điện áp) tăng hiệu suất toàn phần toàn hệ thống điện Kích cỡ tụ bù phụ thuộc vào công suất phản kháng không tải kVA (kVAR) động Kích thước tụ bù khơng nên vượt 90% công suất phản kháng không tải kVAR động tụ bù lớn dẫn đến điện áp cao làm cháy động Chỉ xác định kVAR động nhờ kiểm tra không tải động Một cách khác sử dụng hệ số cơng suất điển hình động tiêu chuẩn để xác định kích cỡ tụ bù SVTH : Mai Văn Anh MSSV : 0851030002 Trang 152 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : PGS.TS Phan Thị Thanh Bình 3.7 Nâng cao chất lượng điện : Hiệu suất động thường bị ảnh hưởng nhiều chất lượng điện đầu vào Chất lượng điện đầu vào điện áp thực tế tần số so với giá trị định mức định Sự dao động điện áp tần số mức so với giá trị cho phép có tác động đáng kể đến hiệu suất động Những ảnh hưởng chung dao động điện áp tần số hoạt động động Sự cân điện áp ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất động cơ, xảy pha động ba pha không cân Điều thường xảy điện áp cấp cho pha khác Cũng kích thước dây hệ thống phân phối khác Ví dụ tác động cân điện áp hiệu suất động Điện áp pha hệ thống ba pha phải cân bằng, đối xứng chênh 120° Cần trì cân pha khoảng 1% đểt ránh làm hỏng động không bảo hành nhà sản xuất Một số yếu tố ảnh hưởng đến cân điện áp: tải pha lấy pha, kích thước dây cáp khác nhau, cố mạch Sự cân làm tăng tổn thất hệ thống giảm hiệu suất động Tác động cân điện áp động cơkhông đồng (Theo Bureau of Energy Efficiency (BEE), Ministry of Power, India Components of an Electric Motor.2005.) Ví dụ Ví dụ Ví dụ % cân điện áp * 0,3 2,3 5,4 Mất cân cường độ (%) 0,4 17,7 40 30 40 Tăng nhiệt độ (C0 ) * % cân điện áp = (giá trị lệch tối đa so với điện áp trung bình cộng/ điện áp trung bình cộng) x 100 Có thể giảm thiểu cân điện áp cách: -Cân tải pha cho pha -Tách riêng tải pha ảnh hưởng đến cân tải hệ thống cấp điện cho pha lưới riêng/máy biến áp riêng SVTH : Mai Văn Anh MSSV : 0851030002 Trang 153 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư cơng nghiệp GVHD : PGS.TS Phan Thị Thanh Bình 3.8 Tăng cường bảo trì thiết bị : Phần lớn lõi động làm thép silic thép cán nguội cacbon thấp, đặc tính điện không thay đổi đáng kể theo thời gian.Tuy nhiên, bảo trì làm giảm hiệu suất động theo thời gian dẫn đến hoạt động khơng tin cậy động Ví dụ bơi trơn khơng thích hợp làm tăng ma sát động thiết bị truyền động Ma sát tăng làm tăng nhiệt độ động cơ, dẫn đến tổn thất làm tăng trở kháng động Điều kiện mơi trường xung quanh có ảnh hưởng tới hiệu suất động Ví dụ nhiệt độ cao, q nhiều bụi, mơi trường ăn mòn độ ẩm làm hỏng lớp cách điện; ứng suất học tải biến đổi theo chu kỳ gây lệch trục Để trì hiệu suất động cơ, cần thực bảo trì thích hợp Danh mục hoạt động bảo trì phù hợp bao gồm: -Thường xuyên kiểm tra hao mòn ổ trục vỏ động (để giảm tổn thất ma sát) kiểm tra bụi, chất bẩn đường thơng gió động (để đảm bảo nhiệt) -Kiểm tra điều kiện tải để đảm bảo động không bị tải non tải Thay đổi tải động đo dấu hiệu thay đổi tải, cần tìm hiểu nguyên nhân thay đổi -Bơi trơn thích hợp Các nhà sản xuất thường đề xuất cách thức thời điểm cần bôi trơn động Bôi trơn không chuẩn gây trục trặc nêu Bôi trơn mức cần thiết gây trục trặc, ví dụ dầu mỡ dư thừa ổ trục động chảy vào động thấm vào cách điện, làm hỏng gây nguy cháy động -Định kỳ kiểm tra độ đồng trục động phần truyền động lắp với trục động Lệch trục nhanh chóng làm hỏng trục ổ trục, làm hỏng động phần dẫn động SVTH : Mai Văn Anh MSSV : 0851030002 Trang 154 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư cơng nghiệp GVHD : PGS.TS Phan Thị Thanh Bình -Chắc chắn dây dẫn tủ điện có cơng suất lắp đặt thích hợp Thường xuyên kiểm tra tiếp xúc động thiết bị khởi động để đảm bảo chúng chặt -Đảm bảo thơng gió thích hợp giữ đường làm mát để thoát nhiệt, giảm tổn thất -Tuổi thọ cách điện động kéo dài: mức tăng 10oC vượt nhiệt độ vận hành cho phép động cơ, thời gian tới động phải quấn lại giảm nửa SVTH : Mai Văn Anh MSSV : 0851030002 Trang 155 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : PGS.TS Phan Thị Thanh Bình DANH SÁCH SÀNG LỌC GIẢI PHÁP SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG HIỆU QUẢ: Phần đưa danh sách giải pháp sử dụng lượng hiệu động điện: - Duy trì mức điện áp cung cấp với biên độ dao động tối đa 5% so với giá trị danh nghĩa - Giảm thiểu cân pha khoảng 1% để tránh làm giảm hiệu suất động - Duy trì hệ số cơng suất cao cách lắp tụ bù vị trí gần với động tốt - Chọn cơng suất động thích hợp để tránh hiệu thấp hệ số công suất - Đảm bảo mức tải động lớn 60% - Áp dụng sách bảo trì thích hợp cho động - Sử dụng điều khiển tốc độ động (biến tần) hai cấp tốc độ cho ứng dụng thích hợp - Thay động hỏng, tải non tải động hiệu suất cao - Quấn lại động bị cháy dịch vụ kỹ thuật đảm bảo - Tối ưu hoá hiệu suất truyền động thơng qua bảo trì lắp đặt cách trục, xích, bánh răng, truyền đai - Kiểm sốt nhiệt độ mơi trường xung quanh để kéo dài tuổi thọ cách điện độ tin cậy động cơ, ví dụ tránh để động với ánh nắng mặt trời trực tiếp, đặt động khu vực thơng gió tốt giữ động tình trạng - Bơi trơn động theo định nhà sản xuất sử dụng dầu mỡ chất lượng cao để tránh bị nhiễm bẩn nước SVTH : Mai Văn Anh MSSV : 0851030002 Trang 156 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư cơng nghiệp GVHD : PGS.TS Phan Thị Thanh Bình KẾT LUẬN Với nhiệm vụ thiết kế mạng cung cấp điện cho Nhà máy chè Trong trình làm việc, giúp em nắm vững kiến thức, lý thuyết học trường, có thêm hiểu biết thực tế Tuy nhiên, nội dung công việc hồn tồn mẻ trình độ kiến thức hiểu biết hạn chế nên Đồ Án Tốt Nghiệp em khơng tránh khỏi thiếu sót Kính mong Q thầy bảo giúp đỡ để em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn SVTH : Mai Văn Anh MSSV : 0851030002 Trang 157 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : PGS.TS Phan Thị Thanh Bình PHỤ LỤC (kèm theo) Kèm theo vẽ : - Sơ đồ mặt Nhà máy - Sơ đồ dây thiết bị - Sơ đồ phân bố chiếu sáng - Sơ đồ nguyên lý SVTH : Mai Văn Anh MSSV : 0851030002 Trang 158 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : PGS.TS Phan Thị Thanh Bình DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Dương Lan Hương, Giáo trình Kỹ Thuật Chiếu Sáng, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh, Tp Hồ Chí Minh năm 2011 [2] Hội đồng Kỹ thuật điện Quốc tế biên soạn , Người dịch : Phan Thị Thanh Bình, Phan Quốc Dũng, Phạm Quang Vinh, Phan Thị Thu Vân, Phan Kế Phúc, Nguyễn Văn Nhờ, Dương Lan Hương, Bùi Ngọc Thư, Tô Hữu Phúc, Nguyễn Bá Bạn, Nguyễn Thị Quang, Ngô Hải Thanh, Hướng Dẫn Thiết Kế Lắp Đặt Điện Theo tiêu chuẩn IEC (in lần thứ có chỉnh sữa), Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội năm 2007 [3] Lê Đình Dương ,Các giải pháp tiết kiệm lượng quan công sở,các khu vực hành nghiệp gia đình, (www.hvacr.vn) [4] Phan Thị Thanh Bình , Dương Lan Hương, Phan Thị Thu Hương, Hướng dẫn đồ án môn học Thiết Kế Cung Cấp Điện, Nhà xuất Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh, Tp Hồ Chí Minh năm 2010 [5] Phan Thị Thu Vân, An Toàn Điện, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh, Tp Hồ Chí Minh năm 2009 [6] Võ Văn Tiệp, Tóm tắt Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật : Nghiên cứu giải pháp sử dụng lượng tiết kiệm hiệu cho cơng ty cổ phần khồng sản Bình Định, Đà Nẵng 2011 [7] Hướng dẫn sử dụng lượng hiệu ngành cơng nghiệp Châu Áwww.energyefficiencyasia.org, ©UNEP [8] Tham khảo số đồ án tốt nghiệp khóa trước [9] Tham khảo tài liệu Merlin Gerin Electric Distribution [10] Tham khảo tài liệu Bureau of Energy Efficiency (BEE), Ministry of Power, India Components of an Electric Motor.2005 [1] SVTH : Mai Văn Anh MSSV : 0851030002 Trang 159 ... sau: Yêu cầu việc thiết kế cung cấp điện là: Độ tin cậy cung cấp điện: Mức độ đảm bảo cung cấp điện liên tục theo phân xưởng cho thiết bị phân xưởng Chất lượng điện: Để đảm bảo cho thiết bị làm việc... TỐN CỦA NHÀ MÁY 10 2.1 Một số yêu cầu cung cấp điện 10 2.1.1 Các vấn đề hệ thống điện 10 2.1.2 Các yêu cầu thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy ... việc thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng bao gồm: a Tổng quan nhà máy sán xuất chè b Xác định phụ tải toàn phân xưởng c Thiết kế chống chạm,chọn máy MBA nguồn dự phòng d Thiết kế mạng điện