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配电照明及供热供气

第一节配电与照明

一、直流配电 电镀生产所需直流电源和特种电源已有专业厂商生产供应, 一般由工艺设计人员确定布 置在需要供电的镀槽附近或特定的区域.

直流配电设计的工作是从直流电源和特种电源的输 出端将低压电缆或母线按规定要求敷设到镀槽阴极和阳极接线端. 低压配电系统由于母线接线连接处的接触电阻和导线材料的电阻影响, 会在电源设备与 镀槽间问生一定电压降, 当电源设备布置得离镀槽较远时, 选定母线截面时应计算线路的电 压损失,以核算系统设计的经济合理性.

(一)负荷力矩法计算电压损失 式中:e 为母线电压损失(V);

I 为母线直流电流(A);

L 为母线单线长度(m);

K 为铝母线采 用螺栓连接时所增加的接触电压损失系数,可取 1.1;

M 为每伏电压损失的负荷力矩(A・m /V). 每伏电压损失的负荷力矩 M,铜、铝矩形截面母线的直流持续允许负荷见表 l3―3―1. 表中数据为母线竖放时,若平放还应乘以 0.95;

周围空气温度不同时还应乘以温度校正系 数墨(见表 13―3―2). 表13―3―1 铜、铝母线直流持续允许负荷及相应负荷力矩(T=70℃时) 表13―3―2 温度校正系数

(二)诺模图法计算电压损失 式中: e 为母线电压损失(V);

r 为当周围温度为 25℃时的电导系数(铜为 57, 铝为 33);

I 为母线直流电流,以l000A 为计算单位;

s 为母线截面(mm

2 );

K 为铝母线连接处等的电压 损失系数,可取 l.1.根据上述公式推导求得的诺模图见图 l3―3―1. 图13―3―1 直流母线电压损失诺模图 诺模图为铝母线竖放,若采用铜母线时,应按图中所列电压损失值乘以系数 0.6.当电源 为整流装置(包括可控硅整流装置)时, 直流输出端仪表指示值取的是平均值, 因此其线路电 压损失亦按平均值计算. 但在整流元件(包括可控硅整流装置)以前到整流变压器的一段交流 线路,其电压损失应按负载电流的有效值计算. 电源设备与镀槽距离较长时,直流母线截面应根据电压降选择,并以载流量校核,一般 情况下电压降不宜超过额定电压的 10%,线路压降过大,技术经济上不合理,也易引起电 压较大波动.电源设备布置在镀槽旁边时,其截面可按允许载流量选择. 直流供电线路的常用材料有铜和铝两种, 铜比铝耐腐蚀性强, 所以铜母线通常使用在可 能有碱性液体和气体直接侵袭的地方, 铝母线适合于没有碱性反应的镀槽附近, 由放置在镀 槽旁的整流器或调节盘接至镀槽极棒的直流导线或母线,一般选用多股编织或绞型的铜线. 裸铜绞线持续允许负荷电流列入表 13―3―3. 表13―3―3 裸铜绞线持续允许负荷电流(T=70℃时)

二、交流配电 交流配电需计算车问用电容量,结合厂区电源线路走向,合理布置车间的配电干线,配 置开关设备.有时大的电镀车间还需设立变电所.在配电支线和启动开关方面,宜采用化工 防腐型电器.若无防腐型电器,除采取临时型防腐措施外,尚应加强维护,降低操作电压, 以保证安全.

(一)用电设备及负荷计算 根据工艺、 通风、 动力、 给排水等用电设备的性质和使用情况, 分为不同的用电设备组, 然后确定设备功率和车间用电容量. 用电设备的额定功率是指产品说明书或铭牌上的标称功率. 对于电动机的额定功率是指 在额定电压下电动机轴上的输出功率, 其他电气设备的额定功率则指在额定电压下由电网输 入的功率. (1)连续工作制电动机的设备功率等于额定功率(即铭牌上的数据). (2)断续或短时工作制电动机(如吊车用电动机)的设备功率是指将额定功率换算为统一 负载持续下的有功功率.当采用需要系数法或二项式法计算时,统一换算到负载持续率为 25%时的有功功率: '

式中:Pe 为电动机额定功率(kW) 为电动机额宗债载持续率. (3)电焊机的设备功率是指将额定容量换算到负载持续率为 l00%时的有功功率: 式中:Se 为电焊机额定容量(kVA);

cosφ为额定功率时功率因素. (4)整流器的设备功率是指额定直流功率. (5)成组用电设备的设备功率是指不包括备用设备在内的单个用电设备的设备功率之 和.(6)照明用电设备的设备用量. ①白炽灯是指灯泡标出的额定功率(w). ②气体放电灯除指灯泡功率外,还应考虑镇流器功率损耗. 车间总的负荷计算一般采用需要系数法,各类用电设备的需要系数 E 值列于表 l3―3―4. 有功功率 无功功率 视在容量 式中:tgφ为功率因素的正切值(见表 l3―3-4). 表13―3―4 各类用电设备负荷系数 多台单相设备要合理调配, 使三相负荷接近平衡. 干线截面要根据其中最大相电流来选 择,并应校验电压损失,使设备受电端前线路电压损失不超过额定值的 5%. 在电镀间内敷设的线路,因存在腐蚀问题,所以铝芯导线的截面宜放大一级;

支线截面 的计算根据用电设备的额定电流确定.在腐蚀环境中,铝芯导线的截面也宜放大一级. (=)低压电器及线路敷设 电镀间在无防腐密闭电器的情况下, 对电器设备宜采取必要措施加以保护. 磁力启动器 或接触器宜用安全电压. 每台整流设备的电源线应装设隔离电器和短路保护器. 吊车或电葫 芦应采用软电缆或绝缘式安全滑接输电装置供电. 酸洗间腐蚀严重,电气设备应装在酸洗间外,如装在酸洗间内时,要求防腐密闭.酸洗 间的吊车或电葫芦应尽量采用软电缆供电, 若采用环形吊装线时, 可采用绝缘式安全滑接输 电装置供电.抛光、磨光间的供电支线一般采用放射式钢管配线埋地敷设. 电镀间配电线路宜采用绝缘干线沿外墙瓷瓶明设,或沿屋架明设或穿塑料管沿柱墙明 设,上下直立部分穿塑料管保护. 电镀、酸洗间内的电力设备、线路及金属支架等均应采取防腐措施. 照明线路安装方式列于表 13―3―5,室内管线和电气设备与其他管道、设备之间的最 小距离列于表 l3―3―6. 表13―3―5 照明线路安装方式 表13―3―6 室内管线和电气设备与其他管道、设备之间的最小距离(m)参考值

三、照明

(一)照度 为了在工业企业照明设计中贯彻执行国家有关的技术经济政策, 有利于保护视力、 提高 产品质量和劳动生产率, 国家规定了照度标准. 电镀车间内各工作间一般照明最低照度标准 值见表 13―3―7. 表13―3―7 电镀车间一般照明最低照度标准值 照度就是被照物体单位面积上的光通量(单位是 lx). 光通量就是光源在单位时间内发出的光能量(单位是 1m).例如 100W 的白炽灯泡,其发 射出来的光能量约为 10001m;

30W 的荧光灯管额定光通量为 15501m;

40W 的荧光灯管为 24001m;

100W 的荧光灯管为 55001m.

(二)光源和灯具 车间内的照明光源一般采用荧光灯、 白炽灯, 在比较高大的厂房内也可采用高强气体放 电灯,局部配以荧光灯、白炽灯. 电镀和酸洗间的照明灯具可采用密闭防腐型灯具, 若采用开启式灯具时, 各部分应有防 腐蚀防水措施.

(三)照明开关及控制 车间照明电源线路的进口处,应装设带有保护装置的总开关,室内照明宜多设开关,位 置适当, 近窗的灯具单设开关, 充分利用天然光. 电镀间和酸洗间的照明开关应考虑到防腐. 在腐蚀严重的酸洗间,开关宜装在酸洗间外.

(四)负荷计算及线路 照明支线计算功率 照明干线计算功率 当负荷不均匀分布时,计算功率 式中:Pe 为支线装灯容量;

K 为负荷系数,取0.8~1.0;

Pxgmax.为最大一相装灯容 量. 按照线路计算电流选择的导线截面一般需放大 l 级~2 级, 因此照明线路导线截面的选 择应满足机械强度、载流量及电压损失等要求. 由公共低压电网供电的照明负荷线路电流不超过 30A 时,可用 220V 单相供电.配电系 统一般采用树干式配电系统或放射式与树干式相结合的配电系统. 室内照明线路,每一单相分支回路的电流,一般情况下不宜超过 l5A,所接灯头数不宜 超过

25 个,分支线路不宜太长,以满足电压降要求.插座宜单独设置分支回路. 照明线路功率因素、电流及熔断片电流列于表 l3―3―8,导线的最小截面列于表 13―3―9,电压损失值列于表 13―3―10. 表13―3―8 照明线路功率因素、电流及熔断片电源 表13―3―9 根据机械强度允许的导线最小截面 表13―3―l0 电力照明合用的铝芯变压器、当负荷率为 90%时照明线路上允许的电 压损失值 照明线路上电压损失计算 式中:u 为线路电压损失值(%);

勾总负荷力矩(kW),即计算负荷(kW)乘导线在 负荷中心处至电源的距离(m);

s 为导线截面(mm

2 );

c 为系数,根据电压和导线材料而定, 为了 光灯及高压水 银荧光灯,因存在三次 表13―3―11 计算线路电压损失公式中的系数 C 值 简化计算,可查表 l3―3―11. 在三相四线系统中,白炽灯线路其零线截面可按相电流的 50%选择.日 谐波电流,零线截面一般应与相线截面相同.

第二节供热与供气 电镀生产使用的蒸汽和压缩空气, 由蒸汽锅炉和空气压缩机供给. 从安全和环境保护考 虑,使用蒸汽和压缩空气量较大的工厂或车间,应建独立的锅炉房和空压站,并应与电镀厂 房保持足够的距离, 以防范粉尘和烟气对电镀槽液造成污染, 空压机又要防范吸人腐蚀性气 体,造成设备和压力管网损害.此外,空压机的强大噪声,也需要封闭在室内,以免对周围 坏境造成危害. 电镀生产的镀前处理槽、各种电镀槽、化学处理槽、干燥槽、干燥室和清洗液的蒸发浓 缩设备等,需要生产蒸汽.一般加热用的蒸汽压力为 0.2MPa~0.3MPa 表压力;

压缩空气 多用于吹干工件的表面附着水分和凹坑处积水, 喷砂和气动机构以及风动工具等. 其工作压 力为 0.6MPa 表压力.过去搅拌溶液也采用压缩空气,现在电镀溶液搅拌一般采用低压无油 的压缩空气, 毋须将 0. 6MPa 表压力的高压压缩空气除油脱水后再降压使用, 因而节约能源, 使用方便. 通常采用的无油压缩空气设备有叠片离心式气泵、 旋涡式气泵和罗茨鼓风机三种 (参见本手册第 l2 篇空气搅拌设备有关章节),选购设备时应采用低噪声产品,减轻对环境 的干扰. 电镀厂房内的供热供气管道很多都通往槽体接管阀门处, 既有架空管道, 也有通过地沟 和地坑的,保温、防腐和安装工程最大,所以,供热与供气消耗量的计算和管网设计也是电 镀车间设计的重要内容之一. 清洁生产要求最大限度地节约能源, 因此, 集中供热的电镀工厂对每个用汽车间应设置 蒸汽计量仪表,便于实施能耗管理.各加热槽都应安装温度控制器和蒸汽电磁阀,杜绝耗能 设备放任自流的状况.

一、加热槽液的蒸汽消耗量

(一)各种溶液槽、热水槽的升温和换水时间 电镀车间各种溶液和清洗用水习惯上统称槽液,加热温度大都在 100℃以内,不需要太 高压力的蒸汽, 同时考虑到加热元件都采用蛇形管或焊接排管浸入槽内与槽液接触加热, 采 用低压蒸汽也比较安全,所以,一般加热用的蒸汽压力采用 0.2MPa~0.3MPa 表压力.加 热槽液的蒸汽消耗量根据槽液容积、 加热温度、 加热时间和更换一槽水的时间等因素来确定. 槽液容积是根据设备的产量决定的, 加热温度加热时间是生产工艺所要求的, 只有加热 时间和更换-槽水的时间是设计计算时可适当调整确定的.同一容积和加热温度的槽液,对 于不排放的镀槽溶液加热,选取的加热时间越长,其蒸汽的小时消耗量就越低;

相反,选用 的加热时间短,小时消耗量就高.为了合理地确定锅炉房的装机容量,对于大型加热槽建议 采用较长一些的加热时间.也就是说,初次开工时提前一点时间开始对大槽预热,等到达工 作温度后,其蒸汽需要量就进人保温状态,自然就小多了.对于工作温度为 90℃的热水清 洗槽和工作温度为 60℃的温水清洗槽来说,初次预热的蒸汽小时消耗量与不排放的镀槽计 算方法相同, 开始工作后清洗槽处于连续排水状态, 其维持温度的保温小时消耗量就取决于 更换-槽水的时间.这就要求我们根据清洗洁净程度来合理选取清洗槽的小时排水量所谓的 更换-槽水的时间 就是几小时流掉~槽水,是排水量的另一种概念.对于大型水槽,希 望减小其小时排放量,如定为 3h 排-槽,每小时就只需加热 l/3 容积的新水,维持温度的 保温小时消耗量就比选用 1h 或2h 时要小许多,这与工艺设计采用的清洗方法有关.因此, 采用先进的清洗技术,既节约用水,又节约能耗,还减少排放,降低生产成本,保护环境, 满足清洁生产要求. 槽液从室温........