Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi măng sông lam

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY XI MĂNG VISSAI SÔNG

G IỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY XI MĂNG VISSAI S ÔNG L AM

1.1.1 Tổng quan về nhà máy xi măng vissai Sông Lam

Hình 1-1 Khái quát nhà xi măng Vissai Sông Lam

Công ty cổ phần xi măng Vissai Sông Lam, thuộc Tổng Công ty xi măng Vissai Việt Nam, được thành lập vào ngày 26 tháng 12 năm 2014, có trụ sở tại xã Bài Sơn, huyện Đô Lương, tỉnh Nghệ An Công ty là tiền thân của Công ty xi măng Nghệ An và đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt đầu tư dự án nhà máy xi măng Sông Lam - Nghệ An qua quyết định số 216/TTg vào ngày 15 tháng 04 năm 2015, với công suất 6.000 tấn clinker/ngày, tương đương 12.000 tấn xi măng/năm.

Công ty cổ phần xi măng Vissai Sông Lam sở hữu công suất 6.000 tấn clinke/ngày, được đầu tư đồng bộ theo công nghệ Pháp Dây chuyền sản xuất của nhà máy hoạt động tự động, điều khiển bởi hệ thống Simen S7-400 và S7-300, được lắp đặt tại trung tâm vận hành và các trạm điện phụ.

1.1.2 Giới thiệu về công nghệ sản xuất xi măng

Quá trình phát triển xi măng đã trải qua nhiều giai đoạn với những bước tiến vượt bậc nhờ vào công nghiệp hoá silicat và công nghệ sản xuất Vào năm 1976, nhà phát minh Jeimr Paker người Anh đã công bố phát minh đầu tiên về xi măng, được chế tạo bằng cách nung đá mác (chứa SiO2) ở nhiệt độ từ 900 đến 1000 độ C Nghiên cứu về xi măng cho thấy rằng để đạt được chất lượng xi măng tốt, cần phải chú trọng đến các yếu tố trong quy trình sản xuất.

11 lƣợng tốt, phải đảm bảo một tỷ lệ nhất định giữa các ôxít CaO và SiO 2 , Fe 2 O 3 trong chúng

Xi măng được sản xuất bằng nhiều phương pháp công nghệ khác nhau, tùy thuộc vào trình độ kỹ thuật và khả năng đầu tư của từng quốc gia và địa phương Tại Việt Nam cũng như trên toàn thế giới, hiện nay đang áp dụng một số công nghệ sản xuất xi măng tiên tiến.

 Lò đứng cơ giới hoá

 Lò quay phương pháp ướt

Lò quay theo phương pháp khô mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với các phương pháp truyền thống, với chất lượng và năng suất cao hơn Mặc dù mỗi phương án đều có những nhược điểm riêng, nhưng các giải pháp hiện đại luôn chứng tỏ hiệu quả tốt hơn trong việc tối ưu hóa quá trình quay.

Ta sẽ xét cụ thể từng phương án để chọn ra phương án tốt nhất

Công ty xi măng Vissai Sông Lam hiện đang áp dụng công nghệ lò quay theo phương pháp khô, một giải pháp hiện đại đòi hỏi đầu tư lớn và sản xuất tập trung Mặc dù phương pháp này mang lại chất lượng và sản lượng xi măng cao nhất, nhưng nó chỉ phù hợp với các công ty có vốn đầu tư lớn và thị trường rộng.

Sự phát triển của ngành công nghiệp hiện nay yêu cầu chất lượng xi măng ngày càng cao, dẫn đến việc công nghệ sản xuất xi măng bằng lò quay ngày càng được ứng dụng rộng rãi tại Việt Nam Công nghệ lò đứng đang dần được thay thế bởi lò quay, phản ánh xu hướng hiện đại trong sản xuất vật liệu xây dựng.

Theo đó ta có sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng tại nhà máy

Hình 1-2 Sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng.

P HÂN TÍCH YÊU CẦU CẤP ĐIỆN CHO PHỤ TẢI CỦA NHÀ MÁY

1.2.1 Một số yêu cầu về cung cấp điện Điện năng là một dạng năng lƣợng có ƣu điểm nhƣ: Dễ dàng chuyễn thành các dạng năng lƣợng khác (nhiệt năng, quang năng, cơ năng…), dễ truyền tải và phân phối Chính vì vậy điện năng đƣợc dùng rất rộng rãi trong mọi lĩnh vực hoạt động của con người Điện năng nói chung không tích trữ được, trừ một vài trường hợp cá biệt và công suất nhỏ nhƣ pin, ắc quy Vì vậy giữa sản xuất và tiêu thụ điện năng phải luôn luôn đảm bảo cân bằng

Quá trình sản xuất điện năng là một quá trình điện từ diễn ra nhanh chóng Để đảm bảo an toàn trong sản xuất và cung cấp điện, cần chú trọng đến các yếu tố như đá vôi, đất sét, đập đá vôi và đập đất sét.

Phụ gia Pyrit Định lƣợng nguyên liệu vào máy nghiền

Nghiền nguyên liệu Silo chứa bột liệu Tháp sấy 5 tầng

Két chứa bazan Định lƣợng đầu vào máy nghiền xi măng

Nghiền xi măng Silo chứa xi măng bột Đóng bao xi măng

Xuất xi măng ra ôtô

Xuất xi măng ra tàu hoả

Kho tổng hợp Két than thô

Để đảm bảo chất lượng điện, cần áp dụng nhiều biện pháp đồng bộ như điều độ, thông tin, đo lường, bảo vệ và tự động hóa Điện năng là nguồn năng lượng chính cho các ngành công nghiệp và là điều kiện quan trọng cho sự phát triển của các khu đô thị và khu dân cư Do đó, trong kế hoạch phát triển kinh tế xã hội, cần chú trọng đến việc phát triển điện năng để đáp ứng nhu cầu trong hiện tại và dự kiến cho tương lai 5 đến 10 năm hoặc lâu hơn Khi thiết kế cung cấp điện, cần đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện, tùy thuộc vào loại hộ tiêu thụ, và lựa chọn phương án cung cấp điện với độ tin cậy cao nhất có thể.

Theo quy trình trang bị điện và sản xuất của Công ty xi măng Vicem Sông Lam, việc ngừng cung cấp điện có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng sản phẩm, gây hư hỏng thiết bị và dẫn đến thiệt hại kinh tế Do đó, nhà máy cơ khí được phân loại vào hộ phụ tải loại 1 để đảm bảo hoạt động ổn định.

Chất lượng điện được đánh giá qua hai tiêu chí chính là tần số và điện áp Tần số của hệ thống điện được điều chỉnh bởi cơ quan quản lý, và chỉ những hộ tiêu thụ lớn mới cần chú ý đến cách vận hành của mình để đảm bảo sự ổn định của tần số trong lưới điện.

Người thiết kế cung cấp điện cần chú trọng đến chất lượng điện áp cho khách hàng Thông thường, điện áp ở lưới trung áp và hạ áp cho phép dao động quanh 5% giá trị định mức, trong khi lưới điện cao áp có thể dao động lên đến 10% Đối với các phụ tải yêu cầu cao về chất lượng điện áp, như máy móc thiết bị điện và cơ khí chính xác, mức dao động chỉ cho phép ở khoảng 2,5% An toàn điện cũng là yếu tố quan trọng cần được xem xét.

Hệ thống cung cấp điện cần được vận hành an toàn cho cả người và thiết bị Để đạt được điều này, thiết kế sơ đồ cung cấp điện phải hợp lý và rõ ràng nhằm tránh nhầm lẫn trong quá trình vận hành, đồng thời các thiết bị cần được chọn lựa đúng loại và công suất Công tác xây dựng và lắp đặt cần được thực hiện một cách chính xác và cẩn thận Cuối cùng, việc quản lý và vận hành hệ thống điện rất quan trọng, người sử dụng cần tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về an toàn điện.

Khi so sánh các phương án cung cấp điện, chỉ tiêu kinh tế chỉ được xem xét khi các chỉ tiêu kỹ thuật được đảm bảo Đánh giá kinh tế dựa vào tổng vốn đầu tư, chi phí vận hành, bảo dưỡng và thời gian thu hồi vốn Việc này cần thông qua tính toán và so sánh giữa các phương án để lựa chọn phương pháp cung cấp điện tối ưu nhất.

Trong quá trình thiết kế hệ thống, việc lồng ghép và vận dụng các yêu cầu là rất quan trọng để tiết kiệm thời gian và chi phí.

1.2.2 Quy mô, năng lực của xí nghiệp:

Công ty có tổng diện tích gần 200 ha, bao gồm khu vực khai thác đá gần 100 ha, khu vực khai thác đất sét hơn 60 ha, khu vực nhà máy 31,2 ha và khu vực hành chính 1,5 ha Tại nhà máy, có 17 phân xưởng được xây dựng tập trung tương đối gần nhau, cùng với 3 phân xưởng đặt tại các khu vực khai thác Hiện tại, công ty có tổng công suất hơn 23 MW.

1.2.3 Yêu cầu cung cấp điện cho các phụ tải của nhà máy

Sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế toàn cầu đã thúc đẩy ngành công nghiệp trở thành yếu tố then chốt trong tăng trưởng quốc gia Để đạt được sự phát triển công nghiệp bền vững, việc xây dựng cơ sở hạ tầng như nhà cửa, cầu cống và nhà xưởng là cần thiết, dẫn đến nhu cầu lớn về vật liệu xây dựng Trong số đó, xi măng đóng vai trò quan trọng, chiếm 20% trong ngành xây dựng hiện đại Nhận thức được tầm quan trọng của xi măng, Việt Nam đã phát triển ngành sản xuất xi măng phù hợp với điều kiện kinh tế và tự nhiên, góp phần vào sự phát triển quốc gia và nâng cao thu nhập quốc dân.

Do tầm quan trọng của nhà máy, thiết kế cung cấp điện cho nhà máy được phân loại vào hộ tiêu thụ loại I, yêu cầu độ tin cậy cấp điện cao nhất Trong nhà máy, các phân xưởng được phân chia theo vai trò và quy trình công nghệ: các phân xưởng quan trọng trong dây chuyền sản xuất khép kín thuộc hộ tiêu thụ loại I, trong khi các phân xưởng phụ và bộ phận hành chính thuộc hộ tiêu thụ loại II.

Nhà máy nhận năng lượng điện từ lưới điện quốc gia thông qua trạm biến áp 220/110 kV tại Nghi Sơn, cách 350m Hệ thống phụ tải điện của nhà máy tập trung chủ yếu vào các động cơ điện với điện áp 0,4 kV, trong khi một số thiết bị công suất lớn như máy nghiền xi, máy nghiền bi và quạt tuần hoàn hoạt động ở điện áp 6,3 kV Thời gian sử dụng công suất cực đại của nhà máy đạt T max U00 giờ, phù hợp với quy trình sản xuất.

Trong chiến lược sản xuất, nhà máy liên tục nâng cấp quy trình kỹ thuật và linh hoạt điều chỉnh sản phẩm theo nhu cầu kinh tế Do đó, khi thiết kế cung cấp điện, cần xem xét yếu tố phát triển và mở rộng trong 2-3 năm tới, cũng như trong 5-10 năm tới của nhà máy.

Bảng 1-1 Phụ tải tính toán các phân xưởng trong nhà máy ở điện áp 0,4 (kV)

Công suất Diện tích Loại hộ

10 Nghiền xi măng P tt Q tt 68 x 140 I

11 Đóng bao và xuất xi măng 1836 1758 129 x 298 I

14 Xưởng s a chữa xe, máy mỏ

15 Trạm trực điện ba ca + hóa nghiệm + đk trung tâm 105 97 34 x 54 I

17 Khu A – Văn phòng công ty 422 402 160 x 96 I

18 Tiếp nhận và vận chuyển nguyên liệu đầu vào 337 305 49 x 71 II

19 Quản lý dự án 80 68 65 x 40 II

Bảng 1- 2 Số liệu các thiết bị sử dụng điện áp 6,3 KV

STT Phân xưởng Tên thiết bị Công suất định mức

1 Đập đá vôi Động cơ đập đá 850 0,75

Nghiền liệu Động cơ nghiền thô 3100 0,8 Động cơ quạt tuần hoàn 2561 0,7 Động cơ quạt h t 310 0,65

Lò nung Động cơ nghiền than 610 0,76 Động cơ quạt h t 500 0,65 Động cơ quạt h t 264 0,8 Động cơ quạt 1865 0,65 Động cơ lò quay 530 0,8

Nghiền xi măng Động cơ máy nghiền bi 6130 0,75 Động cơ quạt tuần hoàn 850 0,80 Động cơ quạt h t 290 0,75 a) Phân xưởng khai thác đá vôi

Phân xưởng khai thác đá vôi có chức năng khai thác đá vôi tại mỏ đá Sông Lam

B, sau đó đập nhỏ và vận chuyển về kho đá vôi qua hệ thống băng tải cao su Việc khai thác đá đầu vào là rất quan trọng trong quá trình sản xuất xi măng Vì vậy ta xếp khu khai thác đá vào hộ phụ tải loại I b) Phân xưởng khai thác đất sét

XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG NGHIỀN

C ÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

Xác định phụ tải tính toán là quá trình xác định nhu cầu năng lượng của công trình khi đưa vào vận hành Dựa vào phụ tải này, các kỹ sư thiết kế có thể lựa chọn các thiết bị cần thiết như trạm biến áp, thiết bị đóng cắt và các hệ thống bảo vệ cho công trình.

Việc xác định phụ tải tính toán chính xác là một thách thức lớn do phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công suất và số lượng thiết bị Tuy nhiên, phụ tải tính toán cần phải phù hợp với nhu cầu thực tế của công trình Nếu phụ tải tính toán thấp hơn thực tế, thiết bị sẽ giảm tuổi thọ và có nguy cơ gây cháy nổ, trong khi nếu quá cao sẽ dẫn đến lãng phí Do đó, phụ tải tính toán là một chỉ số quan trọng trong thiết kế cung cấp điện, mặc dù không có phương pháp tính toán nào hoàn toàn chính xác.

Dưới đây là các phương pháp có thể dùng để xác định phụ tải tình toán

2.1.1 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm

M : Số đơn vị sản phẩm đƣợc sản xuất ra trong một năm

W o : Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm (kWh)

T max : Thời gian s dụng công suất lớn nhất (giờ)

Phương pháp này được áp dụng để tính toán cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ổn định, như quạt gió, máy nén khí và bình điện phân Trong trường hợp này, phụ tải tính toán gần bằng phụ tải trung bình, giúp đảm bảo kết quả tính toán đạt độ chính xác tương đối cao.

2.1.2 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất

P o : Suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất (W/m 2 )

Giá trị p o đươc tra trong các sổ tay kỹ thuật

Phương pháp này mang lại kết quả chính xác khi có phụ tải phân bố đồng đều trên toàn bộ diện tích sản xuất, vì vậy nó thường được áp dụng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ và thiết kế hệ thống chiếu sáng.

2.1.3 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

Một cách gần đ ng có thể lấy Pđ ≈ P đm tt n c đ

Trong tính toán có thể xem gần đ ng :

P đi , P đmi : công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i (kW)

P tt , Q tt , S tt : công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần tính toán của nhóm thiết bị (kW, kVAr, kVA) n: số thiết bị trong nhóm

K nc : hệ số nhu cầu của nhóm hộ tiêu thụ đặc trƣng tra trong sổ tay tra cứu

Phương pháp này rất đơn giản và thuận tiện, tuy nhiên, nó có nhược điểm là độ chính xác không cao Điều này xảy ra vì hệ số nhu cầu tra cứu trong sổ tay là một giá trị cố định, không thay đổi theo chế độ vận hành và số lượng thiết bị trong nhóm.

2.1.4 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại

Công thức tính : n tt max sd dmi i=1

Trong đó : n: Số thiết bị điện trong nhóm

P đmi : Công suất định mức thiết bị thứ i trong nhóm

K max : Hệ số cực đại tra trong sổ tay theo quan hệ

K max được xác định bởi hàm số f(n hq, K sd), trong đó n hq là số lượng thiết bị sử dụng điện hiệu quả, tương ứng với số thiết bị giả định có cùng công suất và chế độ làm việc Số thiết bị này cần đáp ứng phụ tải bằng với phụ tải tính toán của nhóm thiết bị thực tế, bao gồm các thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau.

Công thức để tính n hq nhƣ sau :

Pđm: công suất định mức của thiết bị thứ i n: số thiết bị có trong nhóm

Khi n lớn thì việc xác định n hq theo phương pháp trên khá phức tạp do đó có thể xác định n hq một cách gần đ ng theo cách sau :

- Khi thoả mãn điều kiện : dm max dm min m P 3

Trong đó Pđm min, P đm max là công suất định mức bé nhất và lớn nhất của các thiết bị trong nhóm

- Khi m > 3 và K sd ≥ 0,2 thì n hq có thể xác định theo công thức sau : n 2 dmi i=1 hq dmmax

- Khi m > 3 và K sd < 0,2 thì n hq đƣợc xác định theo trình tự nhƣ sau :

Tính n 1 - số thiết bị có công suất ≥ 0,5P đm max

Tính P 1 - tổng công suất của n 1 thiết bị kể trên :

P : tổng công suất của các thiết bị trong nhóm :

Dựa vào n*, P* tra bảng xác định đƣợc nhq* = f (n*,P* )

Khi trong nhóm thiết bị có thiết bị tiêu thụ điện hoạt động ở chế độ ngắn hạn lặp lại, cần quy đổi sang chế độ dài hạn để tính toán nhq theo công thức tt đm.

% : hệ số đóng điện tương đối phần trăm

Cũng cần quy đổi về công suất 3 pha đối với các thiết bị dùng điện 1 pha

- Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha :

- Thiết bị một pha đấu vào điện áp dây :

Ch ý : Khi số thiết bị hiệu quả bé hơn 4 thì có thể dùng phương pháp đơn giản sau để xác định phụ tải tính toán :

- Phụ tải tính toán của nhóm thiết bị gồm số thiết bị là 3 hay ít hơn có thể lấy bằng công suất danh định của nhóm thiết bị đó :

 n : số thiết bị tiêu thụ điện thực tế trong nhóm

Khi số thiết bị tiêu thụ thực tế trong nhóm lớn hơn 3 và số thiết bị tiêu thụ hiệu quả nhỏ hơn 4, có thể xác định phụ tải tính toán bằng công thức cụ thể.

Trong đó : Kt là hệ số tải Nếu không biết chính xác có thể lấy nhƣ sau :

K t = 0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn

K t = 0,75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

2.1.5 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số hình dáng

S tt = P + Q tt 2 tt 2 Trong đó K hd : hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải tra trong sổ tay

P tb : công suất trung bình của nhóm thiết bị khảo sát

A : điện năng tiêu thụ của một nhóm hộ tiêu thụ trong khoảng thời gian T

2.1.6 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch trung bình bình phương

Trong đó: β: hệ số tán xạ δ: độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình

Phương pháp này thường được áp dụng để tính toán phụ tải cho các nhóm thiết bị trong phân xưởng hoặc toàn bộ nhà máy Tuy nhiên, nó ít được sử dụng trong thiết kế mới do yêu cầu nhiều thông tin về phụ tải, điều này chỉ phù hợp với các hệ thống đang hoạt động.

2.1.7 Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị

Theo phương pháp này, phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị xảy ra khi thiết bị có dòng khởi động lớn nhất được khởi động, trong khi các thiết bị khác trong nhóm hoạt động bình thường Phụ tải này được tính toán theo một công thức cụ thể.

I đn = K mm I kđ max + I tt – K sd I đm max Trong đó :

I kđ max : dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm

I tt : dòng tính toán của nhóm máy

I đm max : dòng định mức của thiết bị đang khởi động

K sd : hệ số s dụng của thiết bị đang khởi động

Trong số các phương pháp được đề cập, phương pháp 1, 2 và 3 dựa vào kinh nghiệm thiết kế và vận hành để xác định PTTT, do đó chỉ mang lại kết quả gần đúng Mặc dù vậy, chúng vẫn được đánh giá là khá đơn giản và tiện lợi Các phương pháp còn lại được xây dựng dựa trên lý thuyết.

24 xác suất thống kê, có xét đến nhiều yếu tố Do đó có kết quả chính xác hơn Nhƣng khối lƣợng tính toán lớn và phức tạp

Tùy thuộc vào yêu cầu tính toán và thông tin về phụ tải, người thiết kế có thể chọn phương pháp phù hợp để xác định PTTT.

Trong đồ án này, chúng tôi đã xác định vị trí, công suất và chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởng nghiền xi măng, cho phép tính toán phụ tải động lực theo phương pháp xác định PTTT dựa trên công suất trung bình và hệ số cực đại Đối với các phân xưởng khác, chỉ có diện tích và công suất vận hành, trong đó công suất vận hành được coi là công suất tính toán Phụ tải chiếu sáng của các phân xưởng được tính toán dựa trên công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích sản xuất.

X ÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG NGHIỀN XI MĂNG

2.2.1 Phân loại và phân nhóm phụ tải tính toán của phân xưởng nghiền xi

Nhận xét: Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn và đề dùng nguồn ba pha Để phân nhóm phụ tải ta dựa vào nguyên tắc sau:

+ Các thiết bị trong nhóm nên có cùng một thiết bị làm việc

+ Các thiết bị trong nhóm nên gần nhau tránh trồng tréo lên nhau

Công suất thiết bị trong nhóm cũng nên cân đối để khỏi quá chênh lệch giữa các nhóm

Số lƣợng thiết bị trong nhóm nên giới hạn

Căn cứ vào vị trí, công suất thiết bị trên mặt bằng ta chia thành sáu nhóm phụ tải nhƣ sau:

Bảng 2-1 Phân nhóm thiết bị trong phân xưởng cơ khí

TT Tên thiết bị Vị trí Kí hiệu Số lƣợng

(kW) Điện áp (V) Cos K sd

8 Động cơ cho áp suất cao

9 Động cơ cho áp suất thấp

2.2.2 Xác định phụ tải tính toán cho từng nhóm a) Tính toán cho nhóm 1

Bảng 2-2 Các thiết bị trong nhóm 1

STT Tên thiết bị Vị trí Kí hiệu Số lƣợng

9 Động cơ bơm dầu 10 01a,Bm11 1 15 35,2 0,7 0,7

Tra bảng 2-1 trang 616 sách Cung cấp điện ( Nguyễn Xuân Ph ) ta có Cos và Ksd của các thiết bị

Số thiết bị trong nhóm 1 là: n = 9

Tổng công suất các thiết bị trong nhóm là: P = 161 (kW)

Số thiết bị làm việc hiệu quả trong nhóm là: n 1 = 2

Tổng công suất các thiết bị làm việc có hiệu quả là:

161 = 0,66 Tra PL 1.5 sách thiết kế cấp điện (Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm) :

Tra bảng PL1.5 (trang 327 sách HTCCĐ) với k sd = 0,66 , n hq = 7,92 đƣợc k max 1,32

Phụ tải tính toán nhóm 1 là: max  

Với Iđm max = 142,4 (A) đnh mm đmmax tt sdΣ đmmax

Tra bảng 2-1 trang 616 sách Cung cấp điện ( Nguyễn Xuân Ph ) ta có Cos và

K sd của các thiết bị

Tổng công suất các thiết bị trong nhóm là: P = 136,5 (kW)

Tổng công suất các thiết bị làm việc có hiệu quả là: P 1 = 90 (kW)

Tra PL 1.5 sách thiết kế cấp điện (Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm) ta đƣợc n hq* 0,22

 n hq = n n hq* = 10 0,22 = 2,2 k sdtb n đmi sdi i=1 n đmi i=1

Tra bảng PL1.5 (trang 327 sách HTCCĐ) với ksd = 0,46 , n hq = 2,2 đƣợc k max 2,27

Phụ tải tính toán nhóm 2 là:

Tra bảng 2-1 trang 616 sách Cung cấp điện ( Nguyễn Xuân Ph ) ta có Cos và K sd của các thiết bị

Tra bảng 3-1 trang 36 sách Cung cấp điện ( Nguyễn Xuân Ph ) ta đƣợc n hq* 0,87

Tra bảng 3-1 trang 36 sách Cung cấp điện ( Nguyễn Xuân Ph ) ta đƣợc nhq* 0,37

Tra bảng 2-1 trang 616 sách Cung cấp điện ( Nguyễn Xuân Ph ) ta có Cos và K sd của các thiết bị

Số thiết bị làm việc hiệu quả trong nhóm là: n1 = 4

 n hq = n n hq* = 7 0,57 = 4 k sdtb n đmi sdi i=1 n đmi i=1

Tra bảng PL1.5 (trang 327 sách HTCCĐ) với k sd = 0,43 , n hq = 4 đƣợc k max 1,65

 n hq = n n hq* = 11.0,25 = 2,75 k sdtb n đmi sdi i=1 n đmi i=1

Với Iđm max = 167,9 (A) đnh mm đmmax tt sdΣ đmmax 1

Tra bảng 3-1 trang 36 sách Cung cấp điện ( Nguyễn Xuân Phú) ta đƣợc n hq* 0,76

Với Iđm max = 74 (A) đnh mm đmmax tt sdΣ đmmax

P = 195 290,8 = 0,67 Tra bảng 3-1 trang 36 sách Cung cấp điện ( Nguyễn Xuân Ph ) :

Tra bảng PL1.5 (trang 327 sách HTCCĐ) với k sd = 0,56 , n hq = 4,62 đƣợc k max = 1,69 Phụ tải tính toán nhóm 8 là: max  

Với Iđm max = 230 (A) đnh mm đmmax tt sdΣ đmmax

8 Động cơ cho áp suất cao

9 Động cơ cho áp suất thấp

Tra bảng 2-1 trang 616 sách Cung cấp điện ( Nguyễn Xuân Ph ) ta có Cos và Ksd của các thiết bị

Số thiết bị trong nhóm 9 là : n = 9

Tổng công suất các thiết bị trong nhóm là : P = 98,18 (kW)

Số thiết bị làm việc hiệu quả trong nhóm là : n 1 = 3

Tổng công suất các thiết bị làm việc có hiệu quả là :

Tra bảng PL1.5 (trang 327 sách HTCCĐ) với ksd = 0,48 , n hq = 5,58

Sau khi tính toán ta đƣợc số liệu sau:

Bảng 2-11 Các số liệu tính toán của các nhóm

2.2.3 Xác định phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng nghiền xi măng Để sơ bộ xác định phụ tải chiếu sáng của phân xưởng người ta dùng phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích

P cs = p o F p o : công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích Dùng đèn sợi đốt để chiếu sáng cho phân xưởng nên cos cs  1

F: diện tích phân xưởng Đối với phân xưởng nghiền xi vì không có sự vận hành của con người trong xưởng nên chọn po = 10 W/m 2

P cs = 10.19040 = 190,4 (kW) Dòng điện chiếu sáng đƣợc xác định nhƣ sau:

2.2.4 Phụ tải tính toán toàn phân xưởng nghiền xi măng ở 0,4 kV

- Phụ tải tính toán của phân xưởng được tính theo công thức sau :

Với Kđtpx là hệ số đang xét tới sự làm việc đồng thời giữa các nhóm máy trong phân xưởng và Kđtpx = 0,85 ‚ 1 Chọn k đt = 0,9

Dòng điện tính toán của toàn phân xưởng phần hạ áp 0,4 kV

Thực hiện quy đổi về cấp điện áp 6,3 kV ta có:

Khi tính toán gần đ ng ta có thể lấy tổn thất công suất tác dụng của máy biến áp là

2%, tổn thất công suất phản kháng là 10% Vậy ta có công suất quy đổi phía điện áp 0,4 kV sang 6,3 kV là:

P qd = P ttha + P tt 2% = P ttha 1,02 = 1478,53 1,02 = 1508,1 (kW)

Q qd = Q ttha + Q ttha 10% = Q ttha 1,1 = 1057,84 1,1 = 1163,6 (kVAr)

2.2.5 Phụ tải tính toán các thiết bị 6,3 kV của phân xưởng nghiền xi măng

Xưởng nghiền xi có các thiết bị như bảng sau:

Bảng 2-12 Các thiết bị 6,3 kV của phân xưởng nghiền xi

Thiết bị P đm Cos φ k nc Động cơ máy nghiền bi 6130 0,75 0,75 Động cơ quạt tuần hoàn 850 0,80 0,95 Động cơ quạt h t 290 0,75 0,9

Trong tính toán có thể xem gần đ ng Pđ = P đm (kW)

Khi đó : ta có công suất tính toán của các thiết bị 6,3 kV ở các phân xưởng như sau :

Hệ số nhu cầu trung bình của nhóm k nctb2 = 1

Hệ số cos φ trung bình của nhóm là : n đmi i

Tagφtb2 = 0,85 n ttta nctb đmi

2 2 ttta ttta ttta ttta tb2

2.2.6 Phụ tải tính toán toàn phân xưởng nghiền xi măng

- Phụ tải tính toán của phân xưởng được tính theo công thức sau :

44 ttpx qd ttta ttpx qd ttta

Vậy phụ tải tính toán của phân xưởng nghiền xi là ttpx qd ttta

X ÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN VÀ PHỤ TẢI CHIẾU SÁNG CHO CÁC PHÂN XƯỞNG KHÁC TRONG TOÀN NHÀ MÁY

2.3.1 Lựa chọn phương pháp tính Đối với các phân xưởng còn lại của nhà máy ta chỉ biết được công suất đặt tổng và diện tích của toàn phân xưởng, vì vậy để đơn giản, sơ bộ ta dùng phương pháp tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

2.3.2 Tính phụ tải tính toán cho các phân xưởng

Công thức tính toán phụ tải động lực:

P đl : công suất tính toán động lực, kW

P đ : là tổng công suất đặt của phân xưởng , kW k nc : là hệ số nhu cầu của phân xưởng tg : tương ứng với cos của riêng của từng phân xưởng

Công thức tính toán phụ tải chiếu sáng :

P cspx - Công suất chiếu sáng của phân xưởng, kW p 0 - Công suất phụ tải chiếu sáng trên một đơn vị diện tích, W/m 2

F - Diện tích cần đƣợc chiếu sáng, m

Công thức tính phụ tải tính toán của toàn bộ phân xưởng:

P tt = P đl + P cspx ; Q tt = Q đl

Do các số liệu về công suất biểu kiến và công suất phản kháng đã được xác định rõ cho từng phân xưởng trong nhà máy, chúng ta chỉ cần tính toán công suất chiếu sáng cho các phân xưởng Cụ thể, việc tính toán này sẽ được thực hiện cho phân xưởng đập đá vôi.

Theo phụ lục PL1.3 trong sách "Thiết kế cấp điện" của Ngô Hồng Quang và Vũ Văn Tẩm, giá trị cosφ được xác định là 0,65, tương ứng với tgφ là 1,17 Trong trường hợp này, chúng ta sử dụng đèn sợi đốt với cosφ cs bằng 1 và tgφ cs bằng 0.

Tra phụ lục PL1.2 ta có suất chiếu sáng P 0 = 15 (W/m 2 )

- Công suất tính toán chiếu sáng:

Q cs = P cs tgφ cs 0960.0 = 0 (kVAr) b Tính toán cho đập đất sét

Theo phụ lục PL1.3 trong sách "Thiết kế cấp điện" của Ngô Hồng Quang và Vũ Văn Tẩm, hệ số công suất cosφ được xác định là 0,65, tương ứng với tgφ là 1,17 Trong trường hợp này, chúng ta sử dụng đèn sợi đốt với cosφcs bằng 1 và tgφcs bằng 0.

Tra phụ lục PL1.2 ta có suất chiếu sáng P0= 15 (W/m 2 )

Q cs = P cs tgφ cs (665.0 = 0 (kVAr) c Tính toán cho kho đá vôi

Theo phụ lục PL1.3 trong sách "Thiết kế cấp điện" của Ngô Hồng Quang và Vũ Văn Tẩm, hệ số công suất cosφ được xác định là 0,7, dẫn đến tgφ bằng 1,02 Trong trường hợp này, chúng ta sử dụng đèn sợi đốt với cosφ cs bằng 1 và tgφ cs bằng 0.

Q cs = P cs tgφcs p200.0 = 0 (kVAr) d Tính toán cho kho đất sét

Trong phụ lục PL1.3 của sách "Thiết kế cấp điện" của tác giả Ngô Hồng Quang và Vũ Văn Tẩm, giá trị hệ số công suất được xác định là cosφ = 0,65, dẫn đến tgφ = 1,17 Đặc biệt, khi sử dụng đèn sợi đốt, hệ số công suất cosφ cs đạt giá trị 1 và tgφ cs bằng 0.

Q cs = P cs tgφ cs = 69660.0 = 0 (kVAr) e Tính toán cho kho tổng hợp

Theo phụ lục PL1.3 trong sách "Thiết kế cấp điện" của Ngô Hồng Quang và Vũ Văn Tẩm, giá trị cosφ được xác định là 0,65, tương ứng với tgφ bằng 1,17 Trong trường hợp này, chúng ta sử dụng đèn sợi đốt với cosφcs bằng 1 và tgφ cs bằng 0.

Q cs = P cs tgφ cs = 92070.0 = 0 (kVAr) g Tính toán cho phân xưởng nghiền liệu

Theo phụ lục PL1.3 trong sách "Thiết kế cấp điện" của Ngô Hồng Quang và Vũ Văn Tẩm, hệ số công suất cosφ được xác định là 0,75, tương ứng với tgφ là 0,88 Trong trường hợp này, chúng ta sử dụng đèn sợi đốt với cosφcs bằng 1 và tgφ cs bằng 0.

Q cs = P cs tgφcs = 15225.0 = 0 (kVAr) h Tính toán cho lò nung

Theo phụ lục PL1.3 trong sách "Thiết kế cấp điện" của Ngô Hồng Quang và Vũ Văn Tẩm, giá trị cosφ được xác định là 0,8, tương ứng với tgφ là 0,75 Trong trường hợp này, chúng ta sử dụng đèn sợi đốt với cosφ cs bằng 1 và tgφ cs bằng 0.

Q cs = P cs tgφ cs = 70080.0 = 0 (kVAr) i Tính toán cho phân xưởng làm nguội clinker

Theo phụ lục PL1.3 trong sách "Thiết kế cấp điện" của Ngô Hồng Quang và Vũ Văn Tẩm, hệ số công suất cosφ được xác định là 0,8, tương ứng với tgφ là 0,75 Trong trường hợp này, đèn sợi đốt được sử dụng có cosφcs bằng 1 và tgφcs bằng 0.

Q cs = P cs tgφcs = 66150.0 = 0 (kVAr) k Tính toán cho phân xưởng nghiền than

Theo phụ lục PL1.3 trong sách "Thiết kế cấp điện" của Ngô Hồng Quang và Vũ Văn Tẩm, hệ số công suất cosφ được xác định là 0,75, tương ứng với tgφ là 0,88 Trong trường hợp này, chúng ta sử dụng đèn sợi đốt với cosφ cs bằng 1 và tgφ cs bằng 0.

Q cs = P cs tgφ cs = 28612,5.0 = 0 (kVAr) l Tính toán cho phân xưởng đóng bao và xuất xi măng

Theo phụ lục PL1.3 trong sách "Thiết kế cấp điện" của Ngô Hồng Quang và Vũ Văn Tẩm, hệ số công suất cosφ được xác định là 0,8, tương ứng với tgφ là 0,75 Trong trường hợp này, đèn sợi đốt được sử dụng có cosφcs bằng 1 và tgφcs bằng 0.

Q cs = P cs tgφcs = 576630.0 = 0 (kVAr) m Tính toán cho phân xưởng điện

Theo phụ lục PL1.3 trong sách "Thiết kế cấp điện" của Ngô Hồng Quang và Vũ Văn Tẩm, hệ số công suất cosφ được xác định là 0,8, dẫn đến tgφ bằng 0,75 Trong trường hợp này, đèn sợi đốt được sử dụng có cosφ cs bằng 1 và tgφ cs bằng 0.

Q cs = P cs tgφcs $645.0 = 0 (kVAr) n Tính toán cho phân xưởng cơ khí

Theo phụ lục PL1.3 trong sách "Thiết kế cấp điện" của Ngô Hồng Quang và Vũ Văn Tẩm, ta có hệ số công suất cosφ = 0,6 dẫn đến tgφ = 1,33 Trong trường hợp này, đèn sợi đốt được sử dụng với cosφ cs = 1 và tgφ cs = 0.

Q cs = P cs tgφ cs )736.0 = 0 (kVAr) o Tính toán cho phân xưởng sữa chữa xe, máy mỏ

Theo phụ lục PL1.3 trong sách "Thiết kế cấp điện" của Ngô Hồng Quang và Vũ Văn Tẩm, hệ số công suất cosφ được xác định là 0,6, dẫn đến tgφ là 1,33 Trong trường hợp này, chúng ta sử dụng đèn sợi đốt với cosφcs bằng 1 và tgφcs bằng 0.

Q cs = P cs tgφ cs @320.0 = 0 (kVAr) p Tính toán cho trạm trực điện ba ca, hóa nghiệm, điều khiển trung tâm

C HIẾU SÁNG CÔNG VIÊN TOÀN NHÀ MÁY

Toàn nhà máy có diện tích là : 1250 x 940 = 1175000 (m 2 )

Tra bảng PLI.2 trang 253 sách Thiết kế cấp điện, Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm Chọn : p o = 0,2 W/m 2

X ÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN TOÀN NHÀ MÁY

- Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy :

- Phụ tải tính toán phản kháng toàn nhà máy :

Q =k Q =0,9.22736,78 = 20463,1 ( kVAR ) k đt là hệ số đồngthời xét đến khả năng phụ tải lớn nhất của nhà máy

- Phụ tải tính toán toàn phần của nhà máy:

- Dòng điện tính toán toàn nhà máy

- Hệ số công suất của toàn nhà máy: tt nm tt

Bảng 2-13 Số liệu tính toán của các phân xưởng trong nhà máy

STT Tên phân xưởng F (m 2 ) cos P 0

11 Đóng bao và xuất xi măng 38442 0,8 15 576,63 1836 1758 2542 3862,17

14 Xưởng s a chữa xe, máy mỏ 2880 0,6 14 40,32 255 230 343 521,13

15 Trạm trực điện ba ca + hóa nghiệm + điều khiển trung tâm 1836 0,75 20 36,72 105 97 143 217,27

17 Khu A – Văn phòng công ty 15360 0,8 15 230,4 422 402 583 885,78

18 Tiếp nhận và vận chuyển nguyên liệu đầu vào 3479 0,7 15 52,18 337 305 455 691,3

B IỂU ĐỒ PHỤ TẢI CỦA CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ NHÀ MÁY

2.6.1 Biểu đồ phụ tải của các phân xưởng a Ý nghĩa của biểu đồ phụ tải trong thiết kế cung cấp điện

Biểu đồ phụ tải là công cụ quan trọng giúp thể hiện độ lớn và phân bố của phụ tải trong nhà máy, cho phép người thiết kế xác định vị trí tối ưu cho các trạm biến áp và trạm phân phối Việc hiểu rõ sự phân bố này không chỉ hỗ trợ trong việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện phù hợp mà còn giúp giảm tổn thất và tối ưu hóa các chỉ tiêu kinh tế.

Biểu đồ phụ tải là một hình tròn có diện tích tương ứng với phụ tải tính toán của phân xưởng, được xác định theo một tỷ lệ lựa chọn cụ thể Để tính toán bán kính của vòng tròn phụ tải cho từng phân xưởng, cần áp dụng các công thức phù hợp với diện tích đã được xác định.

Mỗi phân xưởng đều có một biểu đồ phụ tải, trong đó tâm của biểu đồ được đặt tại trọng tâm của phụ tải Để tính toán chính xác, có thể coi phụ tải phân bố đồng đều trên toàn bộ diện tích phân xưởng Do đó, trọng tâm của phụ tải được xem như tâm hình học của phân xưởng.

Vòng tròn phụ tải được phân chia thành hai phần: phần phụ tải động lực, được biểu thị bằng hình quạt và được gạch chéo, và phần phụ tải chiếu sáng, là phần còn lại không gạch chéo.

=> Bán kính vòng tròn phụ tải có thể đƣợc xác định theo công thức:

R pxi : Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân xưởng thứ i đơn vị là (mm)

Phụ tải tính toán của phân xưởng thứ i được ký hiệu là S ttpxi (kVA), với hệ số tỉ lệ lựa chọn m là 3 kVA/mm² Để thể hiện cơ cấu phụ tải trong vòng tròn phụ tải, người ta chia vòng tròn này theo tỉ lệ giữa công suất chiếu sáng và động lực Từ đó, có thể tính góc của phần công suất chiếu sáng bằng công thức tương ứng.

Góc của phụ tải chiếu sáng trên biểu đồ: αcsi ttpxi cspxi

csi : Góc của phụ tải chiếu sáng phân xưởng i

P cspxi : Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng i

P ttpxi : Phụ tải tính toán của phân xưởng i

Vẽ biểu đồ phụ tải cho các phân xưởng

:  csi (độ) : Góc của phụ tải chiếu sáng : R : Bán kính vòng tròn phụ tải

Các ký hiệu trên biểu đồ

: Công suất tính toán của phân xưởng kVA

2.6.2 Xác định tâm phụ tải a Mục đích

Xác định tâm phụ tải là bước quan trọng để chọn vị trí hợp lý cho các tủ phân phối hoặc tủ động lực, nhằm tối ưu hóa việc cung cấp điện với điện áp tổn thất và công suất tổn thất thấp nhất Việc lựa chọn vị trí này không chỉ dựa vào chi phí hợp lý mà còn cần xem xét các yếu tố như tính mỹ quan, sự thuận tiện và an toàn trong quá trình thao tác.

Để xác định vị trí đặt tủ động lực cho một phân xưởng hoặc toàn bộ nhà máy, trước tiên cần xác định tâm phụ tải cho nhóm thiết bị Việc này giúp đơn giản hóa công tác tính toán và xác định vị trí tủ phân phối Đối với tủ động lực, vị trí cần được ước lượng sao cho gần các động cơ có công suất lớn Cuối cùng, cần tính toán tọa độ trọng tâm phụ tải của nhà máy để đảm bảo hiệu quả trong việc phân phối điện năng.

Tâm qui ước của phụ tải nhà máy được xác định tại điểm M với tọa độ M0 (x0, y0) trong hệ trục tọa độ xoy, trong đó thành phần cao độ z được bỏ qua do chiều cao của nhà máy không lớn.

Phụ tải tính toán của phân xưởng i được ký hiệu là S_ttpxi, trong khi tọa độ của phân xưởng i theo hệ trục xoy được biểu thị bằng x_i và y_i Tọa độ của tâm phụ tải điện được xác định bởi xo và yo, với n là số lượng phụ tải trong phân xưởng i.

Vị trí tâm phụ tải điện của nhà máy

Tính theo công thức trên:

Điểm M0 (78,31 ; 38,45) nằm gần tâm nhà máy, nhưng việc đưa đường dây 110 kV vào đây không khả thi do chiếm nhiều diện tích thiết kế Do đó, chúng ta đã chuyển vị trí đặt trạm biến áp chính đến điểm M1 (7 ; 23).

Bảng 2-14 Ta có bảng kết quả tính toán các phân xưởng:

TT Tên phân xưởng P cs

11 Đóng bao và xuất xi măng 576,63 1836 2542 87,5 28,6 16,42 113,06

14 Xưởng s a chữa xe, máy mỏ 40,32 255 343 25 28,6 6,03 56,92

15 Trạm trực điện ba ca + hóa nghiệm + điều khiển trung tâm 36,72 105 143 71,9 15 3,89 125,9

17 Khu A – Văn phòng công ty 230,4 422 583 23,5 11 7,86 196,55

18 Tiếp nhận và vận chuyển đầu vào 52,18 337 455 83 50,5 6,95 55,74

THIẾT KẾ HỆ THỐNG MẠNG ĐIỆN CAO ÁP

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG NGHIỀN XI

TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐỂ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT COSΦ CHO NHÀ MÁY

THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHUNG CỦA PHÂN XƯỞNG NGHIỀN

Tiêu đề	Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Xi Măng Sông Lam
Tác giả	Nguyễn Thành Đạt
Người hướng dẫn	Trần Đình Dũng
Trường học	Trường Đại Học Vinh
Chuyên ngành	Công Nghệ Điện
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2018
Thành phố	Vinh

Định dạng
Số trang	173
Dung lượng	3,41 MB

Tài liệu tham khảo	Loại	Chi tiết
[1] Thiết kế cấp điện - Ngô Hồng Quang ,Vũ Văn Tẩm – NXB Khoa học kỹ thuật - Hà nội 2005	Khác
[2] Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp công nghiệp, đô thị và nhà cao tầng - Nguyễn Công Hiền - Nguyễn Mạch Hoạch – NXB Khoa học kỹ thuật - Hà nội 2007	Khác
[3] Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV - Ngô Hồng Quang – NXB Khoa học kỹ thuật - Hà nội 2002	Khác
[4] Thiết kế các mạng điện và hệ thống điện - Nguyễn Văn Đạm - NXB Khoa học kỹ thuật - Hà nội 2006	Khác
[5] Hệ thống cung cấp điện - Trần Quang Khánh - NXB Khoa học kỹ thuật - Hà nội 2004	Khác
[6] Cung cấp điện - Nguyễn Xuân Ph - Nguyễn Công Hiển - Nguyễn Bội Khuê - NXB Khoa học kỹ thuật - Hà nội 1998	Khác