Силовые общепромышленные установки

Компрессоры предназначены для сжатия воздуха, газов и паров до определенного давления. Для небольших по производительности компрессорных установок используются поршневые компрессоры с приводом от тихоходных (94-187 1/мин) синхронных электродвигателей с диапазоном номинальных мощностей от 50 до 9000 кВт. При большой производительности применяются турбокомпрессоры мощностью 700-18000 кВт с приводом от быстроходных двигателей. Насосы, используемые для перекачки различных жидкостей, имеют мощность от долей киловатта до 12,5 МВт. По конструктивному исполнению насосы могут быть центробежными, поршневыми, шестеренчатыми и роторными. Вентиляторы применяются в технологических установках, а также для создания необходимых санитарно-технических условий в производственных помещениях. Электродвигатели вентиляторов имеют широкий диапазон мощности – от десятков ватт до десятков мегаватт. Двигатели компрессоров, насосов и вентиляторов работают в продолжительном режиме (за исключением насосов-дозаторов) и в зависимости от мощности обеспечиваются электроэнергией на напряжении 0,23-10 кВ. Питание осуществляется током промышленной частоты. Характер нагрузки, как правило, ровный. Электрическая нагрузка равномерная и симметричная по фазам. Коэффициент мощности стабилен и имеет значение 0,8-0,85. Компрессоры, вентиляторы на вредных производствах, главного проветривания на шахтах, насосы в системах водоснабжения и пожаротушения и т.п. являются электроприемниками первой категории.

Подъемно-транспортные устройства, к которым относятся краны, кран-балки, тельферы и подъемники, работают в повторно-кратковременном режиме. Для них характерны частые толчки нагрузки. Резкие изменения нагрузки приводят к тому, что коэффициент мощности варьируется в широких пределах (0,3-0,8). Мощности двигателей электроприводов достигают сотен киловатт. В подъемно-транспортных устройствах применяется как переменный при частоте 50 Гц, так и постоянный ток. В большинстве случаев нагрузка на стороне переменного тока является симметричной по фазам. По надежности электроснабжения подъемно-транспортные устройства в зависимости от места работы и установки относятся к электроприемникам первой или второй категории.

Поточно-транспортные системы включают в себя конвейеры, транспортеры, рольганги, нории, шнеки и т. д. Мощности приводов указанных транспортирующих механизмов обычно не превосходят 20-40 кВт. Питание, как правило, осуществляется на напряжении 0,4 кВ переменным током при частоте 50 Гц. Режим работы длительный. Категория по надежности электроснабжения механизмов поточно-транспортных систем зависит от технологического процесса. Расположение механизмов постоянное.

Промышленные приемники и потребители электроэнергии

С электродвигателями

В машиностроении, станкостроении и металлообработке основными электроприемниками с электродвигателями являются металлорежущие станки, а также кузнечно-штамповочные машины и прессы. К металлорежущим станкам относятся токарные, фрезерные, сверлильные, строгальные и шлифовальные. Мощности приводов станков варьируются в широком диапазоне – от долей киловатта до мегаватта и более. Средняя мощность приводов станков массового машиностроения находится в пределах 5-10 кВт. В цехах крупных заводов она составляет 15-25 кВт. Металлорежущие станки являются потребителями переменного тока с частотой 50 Гц. Для некоторых шлифовальных, фрезерных и сверлильных станков применяется повышенная частота. Питание станков осуществляется, как правило, на напряжении 400 В. В цехах тяжелого машиностроения может также применяться напряжение 690 В. Режим работы станков весьма разнообразный. Для некоторых станков характерны частые пуски, остановки и реверсы. Коэффициент мощности нагрузки металлорежущих станков 0,4-0,65.

По надежности электроснабжения станки, в основном, относятся к электроприемникам второй или третьей категории. Исключение составляют некоторые крупные станки, обрабатывающие уникальные детали и являющиеся электроприемниками первой категории. Расположение металлорежущих станков является нестабильным.

К кузнечно-штамповочным машинам и прессам относится оборудование, предназначенное для ковки и штамповки металлов в горячем и холодном состоянии. Кривошипные прессы холодной штамповки имеют мощность электропривода в диапазоне от 2 до 180 кВт, горячей штамповки – от 28 до 500 кВт. Наиболее мощными являются гидравлические прессы, работающие от насосно-аккумуляторных станций. Мощности двигателей составляют 250-1500 кВт. Питание осуществляется переменным трехфазным током при частоте 50 Гц на напряжении 0,4, 0,63, 6 и 10 кВ.

Режим работы кузнечно-штамповочных машин и прессов характеризуется чередованием холостых ходов с кратковременными толчками ударной нагрузки. Среднее значение коэффициента мощности составляет 0,65. Иногда ковочные машины имеют установку для электрического индукционного нагрева металла мощности до 500 кВ·А. По надежности электроснабжения кузнечно- штамповочные машины и прессы относятся ко второй категории.

В деревообработке при первичной обработке древесины применяются механизмы (лесопильные рамы, электропилы и др.) мощностью 1-140 кВт. Деревообрабатывающие станки (круглопильные, обрезные, продольно-торцевые, строгальные, фрезерные, сверлильные, токарные по дереву, шлифовальные и др.) имеют мощность 1-120 кВт. Режим работы длительный с неравномерной нагрузкой из-за неоднородности материала (наличие сучков) и степени влажности обрабатываемой древесины. Коэффициент мощности деревообрабатывающих станков 0,55-0,7. Деревообрабатывающие станки работают с использованием трехфазного переменного тока при напряжении 400 В. Для получения повышенных частот вращения применяются двигатели повышенной частоты (100-400 Гц) с питанием от преобразователей.

По надежности электроснабжения станки деревообработки относятся ко второй категории. Расположение станков стабильное.

В металлургическом производстве для обеспечения работы дуговых электрических печей используется большое количество электродвигателей, мощность которых колеблется от долей киловатта до 1400 кВт. Они используются для привода механизмов регулирования положения электродов, подъема свода и наклона печи, насосов охлаждения, устройства газоочистки и т.д. Наиболее мощными являются электродвигатели газоочистки. Они имеют мощность 1000-1400 кВт. Суммарная мощность механизмов печи достигает 10 МВт. Напряжение 6 или 10 кВ применяется для крупных двигателей, 400 В – для двигателей мощностью до 200 кВт. Режим работы двигателей может быть различный: продолжительный или повторно-кратковременный с ПВ=15-40%. По степени бесперебойности электроснабжения к электроприемникам первой категории относятся насосы водоснабжения, агрегаты газоочистки, системы автоматического управления. Остальные электроприемники, хотя и требуют надежного электроснабжения, допускают кратковременные перерывы питания.

Машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) предназначены для получения стальных заготовок-слитков для прокатного производства. Основными электроприемниками МНЛЗ являются электродвигатели тянущего устройства, кристаллизатора, валков зоны вторичного охлаждения, рольгангов, режущего устройства. Большая часть из перечисленных механизмов требует плавного регулирования частоты вращения. Поэтому в МНЛЗ применяются электродвигатели как переменного (с преобразователями частоты), так и постоянного тока. Суммарная мощность МНЛЗ составляет 1000-12000 кВт. Электроприемники МНЛЗ относятся к первой категории. Электроприемниками первой категории являются также заливочные, разливочные и т.п. краны, работающие с жидким металлом.

Слитки, полученные на МНЛЗ, затем поступают на прокатные станы. В прокатных станах имеются две основные группы потребителей электроэнергии: главный привод клетей и приводы вспомогательных механизмов, обеспечивающих транспортировку и резку металла. Мощность отдельных двигателей главных приводов достигает 10 МВт на переменном и 11,4 МВт на постоянном токе. Наиболее мощными являются многоклетьевые станы для горячей прокатки листа. Режим работы главных приводов – резкопеременный. Электродвигатели главных приводов непрерывных горячих широкополосных станов относятся к электроприемникам первой категории, а реверсивных – ко второй. Двигатели вспомогательных механизмов (кранов, рольгангов, шлепперов, кантователей, ножниц и т.д.) имеют мощности от десятков до 2500 кВт. Большинство из них работают в повторно-кратковременном режиме с ПВ=15-40% с частыми пусками. При частоте включения до 400 в час применяются асинхронные двигатели, при большей – двигатели постоянного тока. Напряжение двигателей переменного тока 0,4, 6 и 10 кВ. Категория по надежности электроснабжения для вспомогательных механизмов такая же, как и главных приводов.

В промышленности строительных материалов (цементные заводы, стеклозаводы, заводы железобетонных изделий и т.п.) номинальная мощность электродвигателей находится в пределах: для смесителей и сушильных барабанов – до 55 кВт, цементных мельниц – до 1800 кВт, вентиляторов, дробилок и компрессоров – 300-1600 кВт. На цементных заводах нагрузка двигателей напряжением 6 кВ мощностью 400-1800 кВт составляет более 60% от общей нагрузки. Двигатели меньшей мощности получают электроэнергию на напряжении 0,4 кВ. Основным агрегатом цементных заводов является вращающаяся печь. Для главного привода печей применяют асинхронные электродвигатели с фазным ротором мощностью 60-500 кВт. Работу печи обеспечивают вспомогательные механизмы: шламовые питатели с двигателями постоянного тока, а также элеваторы, транспортеры, маслонасосы, вентиляторы и т.д. с асинхронными электродвигателями. К электроприемникам первой категории относятся приводы вращающихся печей, компрессоры, вентиляторы и насосы.

На стеклозаводах применяются дробилки, сушильные агрегаты, стеклоформующие машины мощностью 1,5-2,5 кВт, стеклопрокатные машины мощностью 6,5 кВт, шлифовальные и полировальные станки, конвейеры, рольганги и т.д. Автоматизированный конвейер шлифовки и полировки стекла имеет около ста двигателей переменного тока общей мощностью 2500-4500 кВт. Наибольшая мощность двигателя до 65 кВт. На стеклозаводах к первой категории по надежности электроснабжения относятся машины для вытягивания и проката стекла, а также механизмы, обслуживающие стекловаренную печь.

На заводах железобетонных изделий применяются: бетономешалки и растворомешалки с двигателями мощностью 20-40 кВт, формовочные машины с вибраторами, имеющие многодвигательный привод общей мощностью около 75 кВт, бетоноукладчики, конвейеры по производству панелей перекрытий и т.д. Электротехнологическими установками являются электросварка и электронагрев. По надежности электроснабжения относятся, в основном, ко второй категории. Напряжение силовых электроприемников в промышленности строительных материалов 400 В, а мощных двигателей – 6 и 10 кВ. Большинство механизмов работает в продолжительном режиме. Производство имеет непрерывный характер.

В легкой промышленности мощность отдельных механизмов, как правило, не превышает 15-16 кВт, часто применяются микродвигатели. В текстильном производстве используются разрыхлительные, трепальные, чесальные, ровничные, прядильные и ткацкие машины. Для прядения хлопка применяются машины и агрегаты мощностью 0,6-30 кВт, для хлопко-ткачества – 0,6-36 кВт, для отделки тканей – 0,25-150 кВт, для прядения шерсти – 0,27-44 кВт, для шерстеткачества – 0,1-36 кВт, для мытья, крашения и отделки шерсти – 0,25-46 кВт.

На предприятиях могут применяться комбинированные агрегаты, выполняющие несколько технологических операций, оборудованные многодвигательным приводом (сушильно-ширильные стабилизационные машины, печатные машины и т.д.). Их мощность достигает 370 кВт.