Iп/Iн – кратность пускового момента электропривода (таблица 3);

М_с – момент сопротивления на валу двигателя при пуске, H×м.

Для того чтобы проверить двигатель на перегрузочную способность и кратность пускового момента необходимо рассчитать следующие формулы:

М_н = P_ном×9550/ η_н (5)

М_н = 200×9550/980 = 1949 H×м

M_max = 2,5×М_н (6)

М_max = 2,5×1949 = 4872,5 H×м

Чтобы найти M_c, необходимо рассчитать подачу воздуха Q, м³/с и напор вентилятора H, Па

Подача воздуха:

Q = F×v (7)

Q = 0,1204×10 = 1,204 м³/с;

Напор вентилятора:

H = v²×/2 (8)

Н = (10²×1,29×10^-3) /2 = 64,5×10^-3 Па;

Момент сопротивления на валу двигателя при пуске, H×м;

М_с = K_з×Q×H/ (η_в× n_н ×η_п) (9)

где: Кз – коэффициент защиты

М_с = 1,2×1,204×64,5×10^-3×60/(0,72×980×0,55) = 14,4×10^-3 H×м.

Проверяем двигатель на перегрузочную способность:

K_доп× I_п/I_н ×M_н ≥ M_max (10)

1,2×6,5×1949 ≥ 4872,5

15202,2≥ 4872,5

Уравнение удовлетворяет требованию для данного двигателя.

Проверяем кратность пускового момента двигателя:

I_п/I_н × М_н ≥ К_п × М_с

6,5×1949 ≥ 1,2×14,4×10^-3

12668,5 ≥ 17,8×10^-3

Уравнение удовлетворяет требованию для данного двигателя.

Для выбора кабеля и аппаратов защиты необходимо определить рабочий ток в линии:

I_р = P_н / (К_А × cos φ ×η_н×U_н), (11)

где: I_р – рабочий ток, А;

P_н – номинальная мощность двигателя, Вт [таблица 3];

cos φ – коэффициент мощности [таблица 3];

η_н – КПД двигателя [таблица 3];

U_н – номинальное напряжение, В;

К_А – коэффициент амплитуды (К_А = 1,732).

I_р = P_н / (К_А × cos φ ×η_н×U_н) (12)

I_р = 200000 / (1,732×0,9×0,94×380) = 359A

По рабочему току из таблицы №17 [12] выбираем кабель марки РКГМ - 120 (сечением 120 мм² и допустимым током I_доп = 400А), провод силовой повышенной гибкости (и термостойкости).

Проверяем кабель на допустимый нагрев по условию: I_доп ≥ I_р

400А ≥ 359А

Кабель необходимо проверить на потерю напряжения в линии _ΔU, % по формуле:

_ΔU_% = (К_А ×L× I_р)/U_н× (x_o×sin φ + r_o× cos φ), (13)

где: L – длина кабеля, м;

I_р – рабочий ток, А;

U_н – номинальное напряжение, В;

x_o – активное удельное сопротивление, Ом/км, выбирается из таблицы №6.54Б [8] ;

r_o – реактивное удельное сопротивление. Ом/км, выбирается из таблицы №6.54Б [8].

cosφ, sinφ  – параметры, характеризующие нагрузку, протекающую по рассматриваемой линии.

_ΔU_% = (1,732×1,75×359)/380× (0,35× 0,45 + 7,37× 0,9) = 0,19%

Для выбора аппаратов защиты должно быть выполнено следующее условие:

I_доп ≥ I_тр ≥ I_р (14)

Для выполнения этого условия необходимо выполнить следующие уравнения:

I_уст ≥ 1,25×I_р = 1,25×359 = 449 А

I_э ≥ 1,2×I_п (15)

В этом случае условие I_доп ≥ I_тр ≥ I_р будет выглядеть так:

540А ≥ 449А ≥ 359А

По этим условиям выбираем автоматический выключатель из таблицы №14 [6] марки: ВА5045, I_н = 630А I_уст = 100А.

3.2 Расчет системы вентиляции машинного зала ЛПЦ-1

Одним из важнейших условий труда и безопасности для здоровья работающих в машинном зале является воздух в рабочем помещении. При работе электропривода системы вентиляции в рабочей зоне могут накапливаться пыль от большого количества работающего оборудования, гарь от прокатного стана. Эти вещества в большой концентрации наносят вред здоровью, а отсутствие свежего воздуха снижает работоспособность.

Поэтому важно, чтобы в помещении машинного зала происходил непрерывный обмен воздуха, т.е. естественная вентиляция. Необходимо определить требуемый воздухообмен в помещении машинного зала для обеспечения нормальных условий труда.

Размеры помещения: длина А = 14 м; ширина В = 12 м; высота h = 6 м. При отсутствии вредных веществ и наличии в помещении 5 человек требуемый воздухообмен равен:

L = L^’×N, (16)

где: L^’ – удельный воздухообмен на одного человека, м³/чел. ;

N – количество людей в помещении.

Величина L зависит от удельного объёма воздуха, приходящегося на одного человека. Данная зависимость выражается таблицей 4.

Таблица 4. Зависимость L = f(V_УД)

Удельный объём воздуха на одного человека Vуд, м3	Удельный воздухообмен L’, м3/чел
менее 20	не менее 40
от 20 до 40	от 20 до 40
более 40	не требуется

Рассчитывается удельный объём воздуха на одного человека

V_уд =V/N (17)

где : V – объём помещения, м³

N – количество рабочих, которые могут одновременно присутствовать в этом помещении.

V= А×В×h (18)

V = 14×12×6 = 1008 м³.

V_уд =1008/5 = 201,6 м³.

Полученное значение V_уд больше 20 м³. Из таблицы 4 удельный воздухообмен на одного человека должен быть не менее 40 м³/ч, что полностью удовлетворяет нашим требованиям.

3.3 Расчёт периодичности технического обслуживания электрооборудования системы вентиляции машзала

Система планово-предупредительного ремонта, используемая в ЛПЦ-1, включает в себя следующие виды технического ремонта и обслуживания:

1.Еженедельное техническое обслуживание

2.Текущий ремонт

3.Капитальный ремонт

Планово-предупредительный ремонт проводится в цехе в соответствии с годовым графиком ППР оборудования. Для составления графика ППР и последующих расчётов применяются исходные данные и заносим в таблицу 5.

Всё электрооборудование классифицируется по сложности его ремонтных работ, которая отражается на периодичности ремонтов.

Таблица 5. Исходные данные для расчета графика ППР

Наименование оборудования	Основные параметры	Количество	Условия работы
Асинхронный электродвигатель	P=200 кВт	1	нормальные
Контакторная панель	до 300А	1	нормальные

При расчёте периодичности ремонтных работ необходимо предусматривать сменность производства. Для расчета ремонтных циклов и периодов используем нормативные величины из справочной литературы [16].

Произведём расчет расчётной величины ремонтного цикла и периода для первого вида электрооборудования (асинхронный двигатель) по следующей формуле:

Р_{ц расчет} = Р_ц×К_кор (19)

Р_{ц расчет} = 72х1 = 72 мес.

Р_{п расчет} = Р_п×К_кор (20)

Р_{п расчет} = 6×1 =6 мес.

где: Р_ц – ремонтный цикл;

Р_п – ремонтный период.

К_кор – коэффициент корректировки.

С помощью расчётных величин определяем принятые величины следующим образом:

Р_{п принятое} = Р_{п расчет} – ремонтный период оборудования на производстве, время которое необходимо потратить на ремонт данного оборудования.

Р_{ц принятое} = Р_{ц расчет} – ремонтный цикл оборудования на производстве, период работы машины (агрегата) между двумя капитальными ремонтами или период работы от начала ввода ее в эксплуатацию до первого капитального ремонта.

Также по таблице 8.11 [16] находим категорию ремонтной сложности R, в данном механизме она равна 13. Для второго вида электрооборудования (контакторная панель) расчет аналогичен, данные записываем в таблицу 6.

Таблица 6. Расчёт ремонтных циклов и периодов электрооборудования

Наименование электрообору-дования	Кол-во, шт	Категория ремонтной сложности R	Норма-тивная величина, мес.		Коэф-фици-ент корре-кти-ровки Ккор	Расчетная величина, мес.		Принятая величина, мес.
			Рц	Рп		Рц расчет	Рп расчет	Рц приня-тое	Рп приня-тое
Асинхронный электродвига-тель	1	13	72	6	1	72	6	72	6
Контакторная панель	1	20	36	6	1	36	6	36	6

На основе полученных данных составим структуру ремонтного цикла и занесем её в таблицу 7.

Таблица 7. Структура ремонтного цикла электрооборудования

Наименование электрооборудования	Ремонтный цикл
Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, 200кВт	К-Т1-Т2-Т3-Т4-Т5-Т6-Т7-Т8-Т9-Т10-Т11-К
Контакторная панель	К-Т1-Т2-Т3-Т4-Т5-К

Расчёт трудоёмкости работ по ремонту и обслуживанию металлургического электрооборудования ЛПЦ - 1 приведен в таблице 8.

Таблица 8. Расчёт трудоёмкости работ модернизации вентилятора машзала

Наименование оборудования	Краткая техническая характеристика	Количество единиц оборудования	Годовая трудоёмкость
			На единицу оборудования в чел./час	Суммарная трудоёмкость в чел./час
1	2	3	4	5
Двигатель	Асинхронный с короткозамкнутым ротором, 200 кВт	1	55	55
Контакторная панель	до 300А	1	90	90

Таблица 9. График ППР на 2016 год

Наименова-ние электрооб-орудования	График ППР												Трудоемкость, чел./час
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12			Общ.
Асинхрон-ный электрод-вигатель	К						Т						10	45	55
Контакт-орная панель			К						Т				15	75	90

4. Экономическая часть

4.1 Экономическое обоснование модернизации

Основанием для выбора исходных данных, необходимых для расчета экономической эффективности, является технико-экономическая характеристика действующего и нового оборудования.

В нашем случае экономическая эффективность определяется на основании следующих показателей, поддающихся количественному измерению и денежной оценке. Это – затраты, необходимые для осуществления технического мероприятия.

Себестоимость продукции характеризует уровень эффективности использования всех элементов производственного процесса. Снижение себестоимости является основным источником дополнительной прибыли предприятия. В ЛПЦ-1 ПАО «АМЗ» при данном техническом уровне и масштабах производства я выбрал один из основных путей снижения себестоимости металлургической продукции – улучшение использования сырья, материалов, топлива, энергии, сменного оборудования и инструмента, то есть снижение удельных норм расхода.

Внедряемое оборудование разработано на основании передовых в технико-экономическом отношении аналогов и современных достижений науки и техники. Оно позволит снизить себестоимость продукции.