Электрификация фермы КРС на 260 голов в деревне Ладыгино Галичского района Костромской области с внедрением системы вентиляции

Электрификация фермы КРС на 260 голов в деревне Ладыгино Галичского района Костромской области с внедрением системы вентиляции

Современный период развития сельского хозяйства характеризуется широким применением электрических установок. На базе их использования происходят качественные изменения в технологии производства сельскохозяйственной продукции. При этом повышаются требования к надежности выполнения электрифицированных технологических процессов. Но еще большее количество трудоемких работ выполняется с помощью ручного труда, что заметно повышает себестоимость продукции. Увеличение производства сельскохозяйственной продукции вплотную связано с электромеханизацией и автоматизацией производственных процессов. Отрасль животноводства является одним из направлений внедрения автоматизации. Этот вопрос должен решаться наравне с вопросами защиты, повышения надежности и обеспечения электробезопасности электрооборудования.

Одним из факторов, имеющих важное значение в процессах производства животноводческой продукции является электробезопасность. При недостаточном уровне электробезопасности хозяйство может нести очень большие убытки. Повреждения изоляции, не надежные соединения токоведущих частей и прочие предаварийные ситуации связанные с использованием электроэнергии должны устраняться как можно быстрее, т. к. они могут привести к пожарам, поражениям электрическим током животных и людей с различными степенями тяжести. Все эти аргументы доказывают необходимость применения защитных средств, направленных на снижение электротравматизма и увеличение пожаробезопасности.

1. Анализ хозяйственной деятельности колхоза «Ладыгино»

1.1 Местоположение хозяйства и общие сведения

Колхоз Ладыгино расположен в северо-западной части Галичского района. Деревня Ладыгино находится в 60 км от районного центра города Галич и в 190 км от областного центра города Кострома.

Связь хозяйства с районным центром осуществляется по дороге Галич-Степаново.

Направление хозяйства — молочное животноводство, в растениеводстве — производство фуражного зерна.

Молоко хозяйство реализует на переработку — Галичский сырзавод;

Территория колхоза находится в умеренно-континентальной зоне, которая характеризуется холодной многоснежной зимой и теплым, сравнительно коротким летом, значительным количеством осадков и средней по насыщенности влажностью.

Таким образом, климатические условия, в которых расположено хозяйство, затрудняют возделывание отдельных культур, однако эти трудности могут быть преодолены путем умелого применения передовой агротехники, своевременного выполнения полевых работ и внедрения наиболее урожайных сортов, устойчивых к засухе и заморозкам.

Территория хозяйства расположена в зоне южной тайги. Леса в основном смешанные, разновозрастные.

1.2 Организационно-экономическая характеристика хозяйства

В целях повышения экономической эффективности хозяйственной деятельности предприятия и определения путей и направлений их достижения, необходимо выяснить фактическое финансово-экономическое состояния путем анализа его основных показателей. Для начала определим размер предприятия.

Таблица 1 — Показатели размера предприятия

электроснабжение коровник оборудование вентиляция

Анализируя данные таблицы, можно заключить, что колхоз «Ладыгино» является небольшим сельскохозяйственным производителем. В динамике по годам размер площади пашни и сельскохозяйственных угодий не претерпел изменений. Среднегодовая численность работников, занятых в с/х производстве, увеличилась на 3% за счет увеличения количества постоянных работников — на 2 человека. Среднегодовая стоимость основных средств возросла на 31% ввиду приобретения машин и оборудования на сумму — 5 млн. рублей. Также увеличилось производство молока и зерна — на 16%. Кроме этого, увеличился размер денежной выручки от реализации с/х продукции — на 22%, также возрос объем энергетических мощностей — на 2%. За данный период наблюдалось снижение производства мяса КРК — на 8%, что связано с уменьшением поголовья.

Специализация обуславливает производственное направление хозяйства, которое определяется главной или основными отраслями. Производственное направление предприятия установим по структуре денежной выручки.

Таблица 2 — Структура денежной выручки от реализации продукции, тыс. руб.

В колхозе «Ладыгино» наибольший удельный вес в структуре денежной выручки занимает выручка от реализации молока — 83%. Остальная продукция представлена незначительной долей в структуре денежной выручки. В динамике по годам растет только общий размер денежной выручки в денежном выражении, а структура ее практически не меняется. В связи с этим можно определить специализацию предприятия, как молочную.

Земельные ресурсы представляют собой важный фактор, рациональное использование которого обеспечивает повышение уровня производства сельскохозяйственной продукции и его экономической эффективности. Рассмотрим состав и структуру земельных угодий в колхозе «Ладыгино».

Таблица 3 — Состав и структура земельных угодий, га

В колхозе «Ладыгино» состав и структура земельных угодий в динамике по годам практически не изменяется. В 2009 году предприятие отказалось от содержания на балансе значительной части земельных угодий, таких как: лесные массивы и пруды с водоемами, т. к. они не являются активной частью земельных угодий, и никогда не использовались. Вследствие чего, не оказывают влияние на эффективность производства и использования земель. При этом, предприятие в 3 раза сократило объем прочих земель. У хозяйства, наибольший удельный вес в структуре земельной площади занимают с/х угодья — 99%, в том числе пашня здесь занимает — 93,4%. Что говорит о высокой эффективности использования земельной площади на предприятии. Структура площади с/х угодий представлена на рисунке № 2.

Рисунок 2 — Структура площади с/х угодий.

Трудовые ресурсы представляют собой важный фактор, от рационального использования, которого зависит уровень эффективности производства на предприятии.

Таблица 4 — Обеспеченность трудовыми ресурсами и эффективность их использования.

В колхозе «Ладыгино», в динамике по годам, количество работников, занятых в с/х производстве в расчете на 100 га с/х угодий осталось практически на том же уровне, ввиду того, что количеств работников и размер площадей с/х угодий не изменялись. Зато производительность туда здесь возросла на 26%, при этом уровень оплаты труда — на 76%. Рост производительности труда, несомненно, положительный фактор повышения эффективности использования трудовых ресурсов, но при этом уровень оплаты труда на предприятии растет более высокими темпами, что недопустимо по экономическим законам повышения эффективности производства.

Основные производственные средства, участвуя в производственном процессе, обеспечивают рост производительности живого труда, создают условия для осуществления производства, служат для хранения и перемещения готовой продукции, т. е. составляют важную часть материально-технической базы предприятия. Большое значение имеют показатели оснащенности предприятия основными средствами и энергетическими ресурсами, т. к. они раскрывают эффективность использования первых.

Таблица 5 — Обеспеченность основными средствами и эффективность их использования.

В колхозе «Ладыгино» в динамике по годам наблюдается рост фондообеспечености и фондовооруженности соответственно на 32 и 28%, это связано с тем, что размер стоимости основных производственных фондов предприятия увеличился на 31%, при этом размер площади с/х угодий и количество работников за исследуемый период не изменилось. Энергообеспеченность и энерговооруженность в динамике по годам практически не изменились, т. к. объем энергетических мощностей на предприятии возрос всего на 2%. Прослеживается низкий рост показателя фондоотдачи, и соответственно снижение фондоемкости, это является положительным моментом в эффективности использования основных средств.

Таблица 6 — Уровень электрификации производства

В колхозе «Ладыгино» в динамике по годам, наблюдается рост показателей электрообеспеченности, электровооруженности и элетроемкости, соответственно на 62, 60 и 14,3%. Первые два показателя увеличились благодаря росту объема использованной электроэнергии на предприятии — на 64%, а третий показатель из-за того, что темпы роста объема использованной электроэнергии выше темпов роста денежной выручки, что, несомненно, указывает на снижение эффективности использования электроэнергии на предприятии.

После рассмотрения эффективности использования основных средств, энергетических ресурсов, трудовых ресурсов, а размера предприятия рациональным будет рассмотреть динамику результатов финансовой деятельности предприятия, для того, чтобы определить эффективность его функционирования в целом.

Таблица 7 — Эффективность с/х производства

В динамике по годам, денежная выручка имела тенденцию к росту и возросла — на 22%, также полная себестоимость увеличилась — на 50,8%. А так как темпы роста себестоимости были в два раза больше, чем темпы роста денежной выручки, налицо уменьшение размера прибыли — на 74,8%. В связи с тем, что полная себестоимость росла, а прибыль снижалась, уровень рентабельности снизился и составил в 2009 году — 2,5%. Основываясь на вышесказанном, можно заключить, что в колхозе «Ладыгино» наблюдается снижение эффективности производства, динамика которого отражена на рисунке № 3.

Рисунок 3 — Динамика изменения уровня рентабельности Молочное скотоводство — наиболее сложная отрасль сельскохозяйственного производства, требующая системного подхода. Её отличает высокая трудоёмкость, что обуславливает необходимость внедрения комплексной механизации основных технологических процессов. Сдерживающим фактором является также высокая капиталоёмкость отрасли. Для успешного развития молочного скотоводства необходимо обеспечить высокий уровень зоотехнической работы. Соблюдение нормативных параметров микроклимата в животноводческом помещении обеспечивает прирост молочной продуктивности на 7−8%. Серьёзные требования предъявляются к организации полноценного кормления, что предопределяет создание прочной кормовой базы. Кроме того, продукция скоропортящаяся. Несвоевременная её реализация приводит к большим потерям. И, наконец, главная причина состоит в том, что производство молока низкорентабельно.

Оценка экономической эффективности производства молока характеризуется системой натуральных и стоймостных показателей. Эффективность производства молока в предприятии представлена в таблице 8.

Таблица 8 — Эффективность производства молока

Анализируя данную таблицу можно заметить, что удой на 1 корову и уровень товарности молока, в динамике по годам, практически не изменился. При этом трудоемкость имела тенденцию к снижению и сократилась на 20%, что связано с ростом фондо-, электрои энергообеспеченности предприятия. Кроме этого можно заметить, что себестоимость молока за данный период возросла на 34%, а цена реализации всего на 2%, что связано с отсутствием у предприятия постоянных каналов реализации. Поэтому прибыль от реализации молока снизилась на 73%, и как следствие общее снижение рентабельности от реализации молока на 34%. На лицо общее снижение эффективности производства и реализации молока.

2. Выбор технологического оборудования

2.1 Описание технологического процесса производства

Комплекс состоит из двух коровников на 260 голов, молочного блока, молочно-товарной фермы и кормоцеха. Содержание коров в коровниках привязное. Секции сформированы по 25 голов для более удобного обслуживания. По середине, между секциями сделан проход шириной 3 м, предназначенный для прогона скота и проезда мобильных средств раздачи кормов в кормушки. В зимнее время коров кормят силосом, сеном, а также дробленым фуражным зерном, которое запаривают горячей водой. Нагрев воды на технологические нужды осуществляется с помощью водонагревателя УАП-400. Доение коров 3-х разовое. Для поддержания определенной температуры в зимнее время производиться подогрев приточного воздуха электрокалориферами.

2.2 Выбор оборудования

Для группового отвязывания и индивидуального привязывания коров, а так же крепления вакуум и молокопроводов и обеспечения животных питьевой водой, установлено стойловое оборудование ОСК-25А. Которое представляет собой сборную трубчатую конструкцию. Состоит из каркаса, выполненного из вертикальных стоек и горизонтальной трубы, которая является одновременно водопроводом для автопоилок; кронштейнами для крепления вакууми молокопроводов; креплением вертикальной и обхватывающей цепей с кольцами и механизма отвязи. Вертикальные стойки заделываются в бетонный пол стойл на глубину 200 мм перед кормушками. Разделители увеличивают жесткость каркаса и устанавливают через одну стойку. На других стойках также через одну стойку устанавливаются поилки. Элементы стойлого оборудования соединяются с помощью штампованных соединительных зубьев, скоб и болтов.

В качестве оборудования для поения животных выбирается автопоилка одночашечная АП-1А. Поилка изготавливается из полимерных материалов и более надёжна в работе, чем поилка ПА-1. Автопоилка одночашечная АП-1А предназначена для поения скота при привязном содержании животных. Устанавливается из расчета одна поилка на два соседних стойла. Поилка состоит из корпуса, внутри которого размещается клапанное устройство: чаша и педаль. Поилка присоединяется к водопроводу при помощи патрубка диаметром 18,5 мм.

Так как коровник разделён на секции по 25 голов, то для раздачи кормов наиболее целесообразно применять мобильный кормораздатчик. В качестве такого кормораздатчика применяется КТУ-10. Кормораздатчик тракторный универсальный КТУ-10 предназначен для перевозки и раздачи на кормушки или на кормовой стол на одну или две стороны измельченной массы.

Раздатчик состоит из подрессорной двухосной тележки, кузова с основными и надставочными бортами, блока битеров, продольного и поперечного транспортеров и привода. Задние колеса машины оборудованы гидравлическими тормозами. Используется с тракторами класса 14кН и приводится в движение от вала отбора мощности трактора. Кормороздатчик загружают кормом при помощи погрузчиков-измельчителей, грейферных погрузчиков или кормоуборочных машин в процессе уборки.

Для уборки навоза применяется навозоуборочный транспортер ТСН-160. Транспортер скребковый навозоуборочный ТСН-160 предназначен для уборки навоза из животноводческих помещений с одновременной погрузкой его в транспортные средства на фермах крупного рогатого скота во всех климатических зонах.

Состоит из самостоятельных горизонтального и наклонного транспортеров и шкафа управления. Горизонтальный транспортер состоит из круглозвенной термически обработанной цепи с укрепленными на ней металлическими скребками, автоматического натяжного и поворотных устройств и привода, включающего электродвигатель, двухступенчатый редуктор с передаточным числом 38,36 и ременную пяти-ручьевую передачу. Горизонтальный транспортер укладывается в бетонный лоток, внутренняя часть дна которого армируется стальной полосой 420 мм.

Наклонный транспортер включает такую же как и у горизонтального, круглозвенную цепь со скребками, металлический желоб с опорной стойкой, поворотное и натяжное устройства и привод, состоящий из электродвигателя и двухступенчатого цилиндрического редуктора с передаточными числами 27, 85.

Так как коровы находятся в стойлах с привязным содержанием, то для доения выбирается агрегат доильный с молокопроводом АДМ-8. Предназначен для машинного доения коров в стойлах при привязном содержании, транспортирования выдоенного молока от каждых 50 коров, фильтрации, охлаждения и сбора его в емкости для хранения.

Технологический процесс работы установки включает следующие основные операции: промывку доильных аппаратов и молокопровода перед доением; подготовку коров к доению; надевание доильных стаканов на соски, доение и снятия стаканов; промывку и дезинфекцию доильных аппаратов и молокопровода после доения.

3. Расчет отопления и вентиляции

Расчет производится для коровника на 260 голов в колхозе «Ладыгино», Галичского района, Костромской области. Средняя масса коровы 400 кг.

Коровник расположен в Костромской области, расчетная зимняя температура наружного воздуха t_н=-31⁰С. Наружная вентиляционная температура t_н.в.= -16⁰С, расчетная температура внутри помещения t_в.н.= 10⁰С.

Здание запроектировано одноэтажным, прямоугольной формы с размерами в плане 7821 м. Высота конструкций 3,5 м. Каркас железобетонный. Фундаменты под капитальные внутренние стены из сборных бетонных блоков. Стены из керамзитобетонных панелей. Гидроизоляция стен из слоя цементного раствора состава 1:2, толщиной 20 мм.

Перекрытие:

подшивка из досок = 0,035 м

битум = 0,003 м

минераловатные плиты = 0,2 м

Кровля из асбоцементных листов с уклоном 15⁰. Полы цементные и деревянные. Окна с двойным остеклением в раздельных двойных переплетах с расстоянием между стеклами 10 мм.

3.1 Расчет воздухообмена.

Часовой объем приточного воздуха (м³/ч), по допустимой концентрации углекислоты, вычисляют по формуле:

Qсо₂=, (3.1)

где с — количество СО₂, выделяемое одним животным, л/ч

n — число животных в помещении;

с₁ — предельно допустимая концентрация СО₂,

в воздухе помещения, л/м³;

с₂ — концентрация СО₂ в наружном воздухе, л/м³.

с=126 л/ч,; n=260; с₁= 2,5 л/м³,; с₂=0,3 л/м³,.

Подставляя эти значения в формулу (3.1), получим:

Qco₂= м³/ч.

Часовой объём приточного воздуха (м³/ч), по допустимому влагосодержанию, находят по формуле:

Qw=, (3.2)

где W — масса влаги выделяющейся в помещении, г/ч;

dн и dв — влагосодержание наружного и внутреннего воздуха, г/кг сухого воздуха;

— плотность воздуха при температуре помещения, кг/м³.

Суммарные влаговыделения (г/ч) в помещении подсчитываются по формуле:

W= Wж+Wисп, (3.3)

где Wж — влага, выделяемая животными, г/ч;

Wисп — влага, испаряющаяся с мокрых поверхностей, г/ч;

Wж=n^.w^.k_t, (3.4)

где n — количество животных;

w — выделение водяных паров одним животным, г/ч;

k_t — коэффициент, учитывающий изменение количества выделяемых животным водяных паров в зависимости от температуры воздуха внутри помещения.

w=404 г./ч, [3]; k_t=1, [3]

Wж=260^. 404^.1=105 040 г./ч.

Wисп=^.Wж, (3.5)

где — коэффициент, равный 0,1. 0,25 для коровников,.

Wисп=0,25. 105 040=26260 г./ч.

По формуле (3.3):

W= 105 040+26260=131 300 г./ч.

Влагосодержание внутреннего и наружнего воздуха находят по H-d диаграмме. dв=5,5 г/кг сух. воздуха, dн=0,3 г/кг сух. воздуха.

Плотность воздуха при температуре помещения t_в=10⁰С:

(3.6)

кг/м³

Подставляя найденные значения в формулу (3.2), находим:

м³/ч

Необходимый воздухообмен Q (м³/ч) для животноводческих помещений, принимается по наибольшей из двух величин: Qco₂ или Qw, поэтому за расчетный принимаем воздухообмен по влаговыделениям — Qw.

Правильность расчета проверяют по кратности воздухообмена:

(3.7)

где Q — расчетный воздухообмен, м³/ч; Q=20 696,7 м³/ч;

Vп — объём помещения, м³/ч;

м³.

По формуле (3.7):

— что соответствует необходимой кратности воздухообмена к= 3…5 в животноводческих помещениях.

Площадь сечения (м²) всех вытяжных шахт при естественной тяге:

(3.8)

где v_в.ш — скорость движения воздуха в вытяжной шахте, м/с.

Скорость воздуха: (3.9)

где h — высота вытяжной шахты, м;

t_в — расчетная температура внутри помещения, ⁰С;

t_н.в. — расчетная вентиляционная температура наружного

воздуха, ⁰С

Для обеспечения надежной вентиляции помещения, значение h должно быть не менее 3 м,. Принимаем h=4 м; t_в=10 ⁰С, t_н.в.=-16 ⁰С, [3]

м/с

По формуле (3.8) находим площадь сечения всех вытяжных шахт:

F=, м²

Число вытяжных шахт:

(3.10)

где f — площадь живого сечения одной шахты, м².

Для шахты квадратного сечения со стороной 600 мм, f=0,36 м².

По формуле (1.10):

Принимаем 10 вытяжных шахт.

3.2 Расчет отопления

Принимаем воздушное отопление, совмещенное с вентиляцией.

Тепловую мощность системы отопления определяют на основании управления теплового баланса:

Ф_от=Ф_огр+Ф_в+Ф_исп+Ф_инф-Ф_к, (3.11)

где Ф_огр, Ф_в, Ф_исп, Ф_инф — тепловые потоки, теряемые помещением соответственно через наружные ограждения, на нагрев приточного воздуха, испарение влаги в помещении, на инфильтрацию воздуха, Вт;

Ф_к — тепловой поток, поступающий в помещение от животных, Вт.

Поток теплоты, теряемой помещением через наружные огрождения:

Ф_огр= Ф + Ф_доб, (3.12)

где Ф — основные потери теплоты через отдельные ограждения, Вт;

Ф_доб — добавочные потери теплоты, Вт.

(3.13)

где R₀ — общее сопротивление теплопередаче ограждения, м^{2 0}С / Вт;

F — площадь поверхности ограждения, м²;

t_в и t_н — расчетные температуры внутреннего и наружного

воздуха, ⁰С;

n — коэффициент, зависящий от положения наружного

ограждения по отношению к наружному воздуху, n=1.

R₀=R_в++R_н, (3.14)

где R_в — термическое сопротивление тепловосприятию

внутренней поверхности ограждения, м^2.0С / Вт;

— сумма термических сопротивлений теплопроводности

отдельных слоёв m — слойного ограждения толщиной (м),

выполненных из материалов с теплопроводностью, Вт/(м². ⁰С);

R_н — термическое сопротивление теплоотдаче наружной

поверхности ограждения, м^2.0С / Вт;

Потери теплоты через пол:

Пол бетонный, =1,8 Вт/(м^2.0С); Полы не утепленные, т. к., (1,8 1,16).

Рис. 3.1 Определение расчетных зон неутепленных полов

Разделив площадь пола на двухметровые зоны, параллельные наружной стене, получим три зоны шириной по два метра и одну 9 м. Потерями теплоты через внутренние торцовые стены пренебрегаем.

Площадь первой зоны: F1= м²;

второй зоны: F2= м²;

третьей зоны: F3= м²;

четвертой зоны: F4= м²;

Сопротивление теплопередаче для каждой зоны не утепленных полов:

R₀₁=2,15 м^2.0С / Вт;

R₀₂=4,3 м^2.0С / Вт;

R₀₃=8,6 м^2.0С / Вт;

R₀₄=14,2 м^2.0С / Вт;

По формуле: (3.13)

Ф_пола= Вт;

Потери теплоты через наружные стены:

материал стен — керамзитобетон =0,4 м, =0,2 Вт/(м². ⁰С),.

R_в=0,115 м^2.0С / Вт;

R_н=0,043 м^2.0С / Вт,.

По формуле (3.14):

R₀= м^2.0С / Вт;

Площадь стен без учета площадей дверей, окон и стены отходящей к молочному блоку.

F_стен= м²;

Ф_стен= Вт;

Потери теплоты через двери:

Площадь дверей:

F_дв.=м²; R₀=0,43 м^2.0С / Вт;.

Ф_дв.= Вт;

Потери теплоты через ворота:

Площадь ворот:

F_в= м²;

R₀=0,43 м^2.0С / Вт;.

По формуле (3.13):

Ф_в= Вт;

Потери теплоты через окна:

Площадь окон:

F₀=;

R₀=0,38 м^2.0С / Вт;.

По формуле (3.13):

Ф₀= Вт;

Потери теплоты через перекрытия:

перекрытие состоит из подшивки из досок м,

Вт/(м².⁰С), [4];

битумного перекрытия м, Вт/(м². ⁰С), [4]

утеплителя из минеральной ваты м, Вт/(м². ⁰С),.

R_в=0,115 м^2.0С / Вт;. R_н=0,043 м^2.0С / Вт;.

Площадь перекрытия: F_пер=1493 м²

По формуле (3.13):

Ф_пер= Вт.

Общие потери через ограждения:

Ф=Ф_пола+Ф_стен+Ф_дв.+Ф_в+Ф_о+Ф_пер

Ф=12 624,26+6100,43+726+3230+9904,7+18 834=51419,4 Вт

Добавочные потери через стены:

Площадь стены обращенной на юг 5% от основных:

F₁=м²; - площадь всей стены;

F_ок= м²; - площадь окон на этой стене;

F_дв= м²; - площадь дверей соответственно;

F_м.б= м²; - площадь стены молочного блока;

F_cт1= м²;

Основные потери тепла через стену:

Ф_ст1= Вт;

Добавочные теплопотери:

Ф_доб.ст1= Вт;

Потери тепла через стену обращенную на восток (10%):

F₁=F₂=240,8 м²;

F_ок=м²;

F_дв= м²;

F_ст3= м²;

Основные теплопотери:

Ф_ст3=Вт;

Добавочные теплопотери:

Ф_доб.ст3= Вт;

Добавочные теплопотери через окна:

Ф_доб.ок= Вт;

Добавочные теплопотери через двери и ворота:

Ф_{доб. (дв+в)}= Вт;

Подставляя найденные значения в формулу (1.12), находим поток теплоты, теряемой помещением через наружные ограждения:

Ф_огр= Вт;

Теплота, расходуемая на нагрев приточного воздуха, определяется по формуле:

Ф_в=,

где: Q — расчётный воздухообмен помещения, м³/ч;

— плотность воздуха при расчётной температуре t_в внутри помещения, кг/ м³;

с — удельная теплоёмкость воздуха, кДж/(кг^.0С).

Ф_в= Вт.

Расход теплоты на испарение влаги:

Ф_исп=W_исп

Ф_исп= Вт.

Определение теплопотерь на нагрев инфильтрующегося воздуха:

Ф_инф=0,3. Ф

Ф_инф= Вт;

Определение теплоты, выделяемой животными:

Ф_ж=,

где n — число животных, n=260;

q — поток теплоты, выделяемый животными, q=704 Вт; [3]

kt — коэффициент, учитывающий изменение количества выделенной животными теплоты в зависимости от температуры воздуха внутри помещения. kt=1,.

Ф_ж= Вт.

Подставляя найденные значения в формулу (3.11), находим:

Ф_от= Вт.

Для данного помещения выбираем электрокалорифер марки СФОЦ — 100. Мощность электрокалорифера 90 кВт.

3.3 Расчет воздуховодов

Расчет воздуховодов ведём для подачи вентилятора 2.5 м³/с.

Вентиляционную сеть разбиваем на участки.

Рис. 3.2 Схема размещения воздуховодов.

Диаметр воздуховодов этих участков определяют по формуле:

di=, (3.15)

где Qi — расход воздуха на i-ом участке, м³/ч;

vi — скорость воздуха на i-ом участке, м/с;

Участок 1: Q1=7947 м³/ч; v1= 15 м/с.

d1= м.

Участок 2: Q2=3974 м³/ч; v2= 12 м/с.

d2= м.

Участок 3: Q3=3974 м³/ч; v3= 12 м/с.

d3= м.

Принимаем расстояние между отверстиями два метра, тогда при длине воздуховодов 30,5 м, количество отверстий — 15. Задаёмся скоростью воздуха на выходе из отверстий v = 6 м/с.

Площадь отверстия, наиболее удаленного от вентилятора, определяют по формуле:

(3.16)

где n — количество отверстий;

Q1 — расход воздуха на данном участке, м³/ч.

Отверстие, наиболее удаленное от вентилятора находится на участке 4, поэтому расчёт ведётся для этого участка воздуховода по формуле (3.16).

м².

Площадь i-го отверстия находится по формуле:

(3.17)

Коэффициент Ai находят по формуле:

(3.18)

где — коэффициент расхода, [2];

F — площадь сечения воздуховода, м².

м²

По формулам (3.17) и (3.18), вычисляем значения коэффициентов Ai, площади отверстий fi и результаты расчётов сводим в таблицу 3.7.

Таблица 3.7. Расчёт площади сечений отверстий воздуховодов

Число отверстий в воздуховоде должно удовлетворять неравенству:

(3.19)

Неравенство верно, количество отверстий выбрано правильно.

3.4 Подбор вентилятора и выбор мощности электродвигателя

Расчётное полное давление Нв (Па), которое должен развивать вентилятор, определяют по формуле:

(3.20)

где 1,1 — запас давления на непредвиденные сопротивления;

— потери давления на трение в местных сопротивлениях в наиболее протяженной ветви вентиляционной сети, Па;

l — длина участка воздуховода, м;

— потеря давления в местных сопротивлениях участка воздуховода, Па;

— сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке (прил. 12) [4];

— динамическое давление потока воздуха, Па;

v — скорость движения воздуха в трубопроводе, м/с;

— плотность воздуха, кг/м³;

Р_д.вых. — динамическое давление на выходе из сети, Па;

Р_к — сопротивление калорифера, Па.

При помощи номограммы определяем потери давления на трение в наиболее протяженной ветви вентиляционной сети (участок 1−3). Для участка 1 на осях номограммы находим точки d1=432 мм и v=15 м/с. Пересечение перпендикуляров, восстановленных из этих точек указывает значение R1=5 Па/м. На верхней шкале номограммы для данной скорости находим динамическое давление для участка 1: Н_д1=135 Па. Аналогично находим значения R и R_д для участка 3 и заносим полученные данные в соответствующие графы расчётной таблицы 9.

Пользуясь приложением 12 [4], определяем коэффициенты местных сопротивлений: участок 1:

вход в жалюзийную решётку с поворотом потока =2;

диффузор у вентилятора =0,15;

отвод 90⁰ круглого сечения () =0,15;

1=2,3;

участок 2:

отвод 90⁰ круглого сечения ()=0,15;

15 выходных отверстий = 0,5

=;

3=19;

участок 3:

внезапное сужение сечения () =0,25;

отвод 90⁰ круглого сечения ()=0,15;

15 выходных отверстий = 0,5

=;

3=19.15

Далее вычисляем все значения R^.l и значения и определяем суммарные потери давления R^.l+Z для участков 1,2,3.

Результаты расчётов сводим в таблицу 3.18

Таблица 3.18. Расчёт вентиляционной сети

Для скорости v = 6 м/с на выходе из сети:

Па.

Сопротивление калорифера СФОЦ-100/0,5 Р_к=120 Па.

По формуле (1.20), находим полное давление которое должен развивать вентилятор:

H_в = = 3383,6 Па

По номограмме для скорости воздуха в выхлопном отверстии v=15 м/с, давление вентилятора Рв =3383,6 Па, подачи Qв =7947 м³/ч, выбираем вентилятор Ц4−70 N6, в=0,75.

Мощность двигателя, кВт:

(3.21)

где — КПД передачи.

Для клиноременной передачи =0,95

= 7,2 кВт.

Исходя из полученных данных выбираем двигатель серии АИР132S4:

Р_н=7,5 кВт; I_н=15 А; cos=0,86; =0,875

4. Расчёт освещения

4.1 Светотехнический раздел

Расчет производится для коровника на 260 голов.

Выбор, размещение и расчет мощности осветительной установки стойлого помещения коров.

Вид освещения — рабочее, система — общее равномерное. Нормируемая освещенность для ламп накаливания Е_н=30 лк. Коэффициент запаса для ламп накаливания к_з=1,15. Среда помещения сырая. Минимальная степень защиты IP53. По светораспределению выбираем светильники с прямым или преимущественно прямым светораспределением и кривой силы света Д и М. Данным условиям удовлетворяют следующие светильники,.

Таблица 4.1

Выбираем светильник НСП 21 с КПД75%, и кривой силы света Д.

Находим расчетную высоту осветительной установки по формуле:

(4.1)

где Н₀ — высота помещения, м;

h_св — высота свеса светильников, м;

h_раб — высота рабочей поверхности, м.

Н₀=3,5 м; h_св=0,5 м; h_раб=0 м

м

Расстояние между светильниками находим по формуле:

(4.2)

где _ср — наивыгоднейшее расстояние между светильниками.

_, (4.3)

где _с,_э — относительные светотехнические и энергетические наивыгоднейшие расстояния между светильниками.

Для равномерной кривой силы света _с = 1,2; _э=1,6.

Длинна стороны прямоугольника, по которому размещают светильники, м:

м

Принимаем, что расстояние крайнего светильника до боковой стены составляет:

м

Определим число светильников по длине и ширине помещения:

(4.4)

где N_А — число светильников по длине помещения, шт.;

А — ширина помещения, м;

N_А

Принимаем 16 светильников.

(4.5)

где В-ширина помещения, м.

N_В светильников

Определим общее число светильников:

светильников

Определим действительные расстояния между светильниками по длине и ширине.

м

м

Размещаем светильники на плане помещения. Выбираем контрольные точки с предполагаемой минимальной освещенностью. Определяем расстояния между контрольными точками и светильниками.

Рис. 4.3. Размещение светильников

Для определения мощности осветительной установки применяем точечный метод расчета, так как необходимо рассчитать общее равномерное освещение закрытого помещения, где нормируется горизонтальная освещенность. Также имеются большие затеняющие предметы (тела животных).

Найдем расстояние от контрольной точки до светильника, м.

(4.6)

где L_А — расстояние между светильниками по длине, м;

L_В — расстояние между светильниками по ширине, м.

м

где — угол между вертикалью и направлением силы света i-го светильника в расчетную точку;

cos³=0,35

Определяем условную освещенность контрольной точки от i-го светильника со световым потоком в 1000 лм:

(4.7)

где — сила света i-го светильника с условной лампой (со световым потоком в 1000 лм) в направлении расчетной точки. =190,6 Кд,.

лк

Данный расчет проводится для каждой контрольной точки.

Результаты расчетов сводим в таблицу 4.10.

Таблица 4.10. Таблица условной освещенности

Дальнейший расчет ведем относительно точки В, так как в ней освещенность меньше.

Световой поток источника света в каждом светильнике рассчитывают по формуле [6]:

(4.8)

где Е_н — нормируемая освещенность;

К_з — коэффициент запаса;

— коэффициент, учитывающий дополнительно освещенность

от удаленных светильников и отражения от ограждающих

конструкций, = 1.1, [6];

1000 — световой поток условной лампы, лм.

лм

Выбираем лампу БК 235−245−100, Ф_л=1350 лм.

Определяем отклонение светового потока от расчетного.

— 0.1 Ф 0.2, (4.9)

Отклонение светового потока не выходит за нормируемые границы, следовательно лампа выбрана верно.

Выбор, размещение и расчет мощности осветительной установки фуражной для хранения концентрированных кормов.

Вид освещения — рабочее, система — общее равномерное. Нормируемая освещенность Е_н=10 лк. Коэффициент запаса для ламп накаливания к_з=1,15. Среда помещения пыльная. Минимальная степень защиты IP53. По светораспределению выбираем светильники с прямым или преимущественно прямым светораспределением и кривой силы света Д и М.

Данным условиям удовлетворяют следующие светильники:

Выбираем светильник НСП 11 с кривой силы света Д и КПД 67%.

Находим расчетную высоту осветительной установки по формуле (4.1):

Н₀=3,5 м; h_св=0,5 м; h_раб=0 м

м Определяем относительное найвыгоднейшее расстояние между светильниками. Для косинусной кривой силы света относительные светотехнические и энергетические наивыгоднейшие расстояния между светильниками соответственно:

_с=1.4; _э=1.8, [6]

Определяем расстояние между светильниками по формуле (4.3):

_ср= м По формуле (4.4) и (4.5) определяем число светильников по длине и ширине помещения:

N_А Принимаем один светильник.

N_В Принимаем один светильник.

Определим общее число светильников:

Светильник размещаем в центре помещения.

Так как рассматриваемое помещение является второстепенным и к его освещению не предъявляется особенных требований, то расчет будем производить методом удельной мощности.

Расчетная мощность лампы определяется по формуле:

(4.10)

где N — число светильников в помещении;

P_уд — удельная мощность общего равномерного освещения, Вт/м².

Для определения удельной мощности необходимо определить значения коэффициентов отражения и площади помещения.

Коэффициенты отражения потолка, стен и рабочей поверхности:

_п = 50, _c = 30, _р = 10 ,.

Площадь помещения:

м²

По значениям высоты, площади, коэффициентов отражения и кривой силы света светильника находим удельную мощность.

P_{уд. табл.}= 50,8 Вт/м²,.

Так как значение освещенности и коэффициента запаса не совпадают с табличными, то произведем пересчет P_уд, учитывая при этом, что коэффициенты отражения ниже табличных (в этом случае P_{уд. табл.} увеличивается на 10%.

(4.11)

где Р_{уд табл} — удельная мощность, Вт/м²;

к_з табл — табличный коэффициент запаса;

Е_табл — табличная освещенность;

Вт/м²

Вт Выбираем лампу Б235 — 245 — 100, Ф_л = 1350 лм,.

Мощность лампы должна соответствовать условию:

0.9P_p P_л 1.2P_p,

82,6< 100 < 110,1

Условие выполняется, следовательно лампа выбрана верно:

Выбор, размещение и расчет мощности осветительной установки резервного помещения.

Вид освещения — рабочее, система — общее равномерное. Так как данное помещение является вспомогательным, то нормируемая освещенность Е_н=20 лк. Принимаем в качестве источника света, лампу накаливания. Коэффициент запаса для ламп накаливания к_з=1,15. Минимальная степень защиты IP53. Выбираем светильник с лампой накаливания для производственных помещений с косинусной или равномерной кривой силой света.

Данным условиям удовлетворяют следующие светильники:

Выбираем светильник НСП 21 с кривой силы света Д и КПД 75%.

Находим расчетную высоту осветительной установки по формуле (4.1):

Н₀=3,5 м; h_св=0,5 м; h_раб=0 м

м Определяем относительное найвыгоднейшее расстояние между светильниками. Для косинусной кривой силы света относительные светотехнические и энергетические наивыгоднейшие расстояния между светильниками соответственно:

_с=1.4; _э=1.8, [6]

Определяем расстояние между светильниками по формуле (4.3):

_ср= м По формуле (4.4) и (4.5) определяем число светильников по длине и ширине помещения:

N_А Принимаем один светильник.

N_В Принимаем один светильник.

Определим общее число светильников:

Светильник размещаем в центре помещения.

Находим расстояние от светильника до стен:

l_А м l_В м Для определения мощности осветительной установки воспользуемся методом коэффициента использования светового потока, исходя из того, что необходимо рассчитать общее равномерное освещение горизонтальной поверхности со светлыми ограждающими поверхностями и отсутствуют крупные затеняющие предметы.

Определим коэффициенты отражения потолка _п, стен _с и рабочей поверхности _р.

_п = 30, _c = 10, _р = 10 ,.

Определим индекс помещения по формуле:

i, (4.12)

По справочным данным с учетом индекса помещения и коэффициентов отражения определим коэффициент использования светового потока.

_и=0.32,.

Световой поток лампы в светильнике вычисляется по формуле:

(4.13)

где S — площадь помещения, S = 12,92 м²,

Z — коэффициент неравномерности; Z = 1.2,.

N — количество светильников в помещении, N = 1 светильник.

лм Выбираем лампу Б235 — 245 — 100, Ф_л = 1350 лм,.

Рассчитаем отклонение:

Ф 20%

Лампа выбрана верно.

5. Выбор силового оборудования, аппаратуры управления и защиты.

5.1 Выбор типа и мощности электропривода для скребкового транспортера ТСН-160

В качестве поверочного расчёта произведем выбор электродвигателя для наклонного транспортера. Производительность наклонного транспортера определяем по формуле:

(5.1)

где — коэффициент, учитывающий степень заполнения скребков в зависимости от угла наклона транспортера (град.) к горизонту:

для плохо сыпучих грузов =1,05−0,01^..

Принимаем =1,05−0,01^.30=0,75;

— коэффициент заполнения скребков: = 0,6…0,8;

— насыпная плотность груза: для навоза = 1000 кг/м³;

В-ширина скребков, м: В=0,285 м;

Н — высота скребков, м: Н = 0,056 м;

V — скорость движения скребков, м/с: V=0,72 м/с.

кг/с

Мощность, необходимую для привода скребкового наклонного транспортера, определяем по формуле:

(5.2)

где Н — высота подъема транспортера, м: Н=2,65 м;

f_c — коэффициент сопротивления движению: f_с=1,9;

L — длина транспортера, м: L=13 м;

_п — КПД передачи: _п=0,96.

Вт

Двигатель выбираем по условию [9]:

Р_н.дв. Р_с

Выбираем двигатель типа АИР80А2 со следующими паспортными данными:

Р_н=1,5 кВт; n=1500 об/мин; =0,81; cos =0,85; _к=2,2;

_п=2; k_i=5; m=15,5 кг.

Проверку двигателя по термической и механической перегрузке при кратковременном режиме производим по формуле [10]:

(5.3)

(5.4)

где t_p=30 мин. — время работы электродвигателя;

— коэффициент потерь: = 0,5…0,7;

Т_н — постоянная времени нагрева.

(5.5)

где с — теплоемкость двигателя, Дж/⁰С;

А — теплопередача двигателя, Дж/(с^.0С);

(5.6)

где с₀ — удельная теплоемкость стали, Дж/(кг^.0С);

с₀=0,45^.10³ Дж/(кг^.0С) [8];

m — масса двигателя: m=15,5 кг;

Дж/(кг^.0С)

Теплопередачу двигателя определяем по формуле:

(5.7)

где Р_н — номинальные потери в двигателе, Вт;

_уст.н. — установившееся номинальное значение превышение

температуры, соответствующее классу изоляции.

Вт

Класс изоляции В имеет _уст.н.=85 ⁰С, тогда по формуле (5.7):

Дж/(кг^.0С)

По формуле (5.5):

с 28 мин.

Исходя из формул (5.3) и (5.4):

Коэффициент механической перегрузки Р_м = 1,35 говорит о том, что данный двигатель при данном режиме работы можно перегрузить в 1,35 раза. Мощность допустимой нагрузки определяем по формуле:

(5.8)

Вт

Для выбора двигателя должно выполняться условие:

Р_д.н. Р_с (5.9)

2025 Вт 1481 Вт

Условие выполняется, следовательно по перегрузочной способности двигатель выбран верно. Проверка двигателя на запуск проводится по условию.

(5.10)

где к_и — коэффициент, учитывающий снижение напряжения

при пуске: к_и=0,95

М_н — номинальный момент двигателя, Н^.м;

(5.11)

Н^.м

М_п — пусковой момент, Н^.м;

М_тр. — момент трогания рабочей машины, Н^.м.

(5.12)

Н^.м

(5.13)

где к_т = 1,4 — коэффициент трогания рабочей машины;

М_с.н. — номинальный момент сопротивления, Н^.м.

(5.14)

Н^.м

Н^.м

17,23 15,59

Условие выполняется, следовательно, двигатель выбран правильно. Аналогично рассчитываем и выбираем остальное силовое оборудование и результаты расчетов сводим в таблицу.

Таблица 5.12. Силовое оборудование коровника на 260 голов

5.2 Выбор аппаратуры управления и защиты

Схема размещения силового оборудования показана (на листе 3) графической части проекта. Около каждого электроприемника находится щит управления. В соответствии с расчетной схемой (см. рис. 5.4) и данными таблицы 2.12 выбираем силовой щит на 5 групп серии СП 62−10/1. На вводе в силовой щит устанавливаем рубильник, на группах — предохранители.

Рис. 5.4 Расчетная схема силовой сети

Выбираем пускозащитную аппаратуру и кабели на примере четвертой группы [9]:

Участок ЩУ3 — М5:

Данные двигателя М5 АИР 132S4: Р_н=7,5 кВт; I_н=15 А; I_п=112,5 А.

Номинальный ток расцепителя автомата определяем исходя из условия:

I_н.расц. I_н.дв. (5.15)

Выбираем автомат ВА 13−25, I_н =25 А, I_н.расц.=16 А, U_н=660 В. Пределы регулирования уставки автомата (0,9…1,15)^.I_н.расц.

Проверяем выбранный автомат на возможность срабатывания при пуске двигателя:

I_{ср.расц.}=1,25^.I_п (5.15)

I_{ср.расц.}=1,25^.112,5=140,6 А

Ток срабатывания автомата:

I_ср.к. =12^.I_н.расц. (5.16)

I_ср.к. =12^.20=240 А

Так как расчетное значение тока срабатывания меньше каталожного значения, то ложных срабатываний не будет:

I_ср.к. I_{ср.расц} (5.17)

240 А 140,6 А

Участок ЩУ3-ЕК2:

Данные электрокалорифера ЕК2: Р_н=90 кВт, I_н.к.=136,8 А.

Номинальный ток расцепителя автомата определяем исходя из условия:

I_н.расц. I_н.к. (5.18)

Выбираем автомат А31 134, I_н= 200 А, I_н.расц=150 А.

Проверяем выбранный автомат на срабатывание:

I_{ср.расц}=1,25^. I_н.к. (5.19)

I_{ср.расц}=1,25^. 136,8=171 А

Ток срабатывания расцепителя:

I_ср.к. =7^.I_н.расц. (5.20)

I_ср.к. =7^.150=1050 А

Так как расчетное значение тока срабатывания меньше каталожного значения, то автомат будет обеспечивать защиту:

I_ср.к. I_{ср.расц} (5.21)

1050 А 171 А

Аналогично выбираем автоматы для остальных двигателей и калориферов и результаты расчетов сводим в таблицу.

Магнитные пускатели выбираются по следующим условиям:

1. Номинальная сила тока пускателя не должна быть меньше длительной силы тока двигателя:

I_н.пуск. I_н.дв. (5.22)

2. Для обеспечения нормальной коммутации номинальная сила тока пускаткля не должна быть меньше шестой части пусковой силы тока двигателя:

I_н.пуск I_н.дв / 6 (5.23)

3. По исполнению: степень защиты; реверсивный или нереверсивный; с тепловым реле или без теплового реле; с кнопками или без кнопок; с индикацией или без индикации.

4. По напряжению катушки

Для двигателя М5 выбираем магнитный пускатель ПМЛ-2100, I_н=25 А.

Условие 1: 25 А 15 А

Условие 2: 25 А 112,5 / 6=18,75 А

Условия выполняются, следовательно, пускатель выбран верно. Проверяем выбор магнитных пускателей для каждой секции калорифера. покажем выбор на примере одной секции калорифера:

I_н.пуск I_н.c (5.24)

Номинальный ток секции калорифера I_н.c = 45,6 А.

Выбираем пускатель ПМЛ-4100, I_н=63 А.

63 А 45,6 А

Условие выполняется, пускатель выбран верно. Аналогичным образом выбираем магнитные пускатели для остального силового оборудования и результаты сводим в таблицу.

Выбор предохранителей на группах силового щита производим по условиям [9]: для группы двигателей:

(5.25)

где I_вст.п. — ток плавкой вставки предохранителя, А;

— суммарный номинальный ток всех электродвигателей

группы, без учета тока электродвигателя наибольшей мощности, А;

I_н.б., к_i — номинальный ток (А) и кратность пускового тока электро;

двигателя наибольшей мощности;

— коэффициент, зависящий от условий пуска электродвигателя:

= 2,5 — нормальный пуск, =1,6…2 — тяжелый пуск.

Для одиночного двигателя:

(5.26)

Произведем выбор плавкой вставки для пятой группы. В группу входят двигатель и калорифер, следовательно, плавкую вставку следует выбирать на ток, больший суммы пускового тока двигателя и рабочего тока калорифера:

I_вст.п. I_п.дв.+ I_к (5.27)

I_вст.п. 112,5+136,8=249,3 А

Выбираем предохранитель ПН2−250, I_н=250 А, I_вст.п.=250 А [9]

250 А 249,3 А

Условие выполняется, следовательно, плавкая вставка выбрана верно.

Составляем расчетную схему осветительной сети (см. рис 5.5)

Все осветительные сети подлежат защите от токов короткого замыкания, а также от перегрузок. На вводе кабеля в осветительный щит и на отходящих от него линиях, питающих группы потребителей устанавливаем трех полюсные автоматические выключатели с комбинированным расцепителем серии ВА13−25, номинальный ток выключателя I_авт=25А.

Рис. 5.5 Схема электрической сети

Выбираем уставку автомата [9]:

(5.28)

где к — коэффициент, учитывающий пусковые токи, для газоразрядных ламп низкого давления к=1, для всех других к=1.4.

А Принимаем А

А Принимаем А

А Принимаем А

Третью группу проверяем на перегрузку, так как в ней имеется розетка.

Вставка защитит сеть от перегрузки.

Результаты сводим в таблицу 5.13.

Таблица 5.13. Выбор автоматических выключателей

Выбираем осветительный щит типа ОПМ-3. Он содержит три автомата серии АЕ2036Р, 6 групп, на группах устанавливаем АЕ2036Р.

5.3 Расчёт и выбор проводов и способов монтажа внутренних силовых сетей и осветительных сетей

5.3.1 Расчёт и выбор проводов и способов монтажа внутренних силовых сетей

Для выполнения распределительной сети выбираем кабель АВРГ. Выбор сечения кабеля производим из условия [9]:

I_доп. I_н.дв (5.29)

Произведём расчет для участка ЩУ4-М5: Так как номинальный ток двигателя М5 I_н=15 А, выбираем кабель АВРГ 42,5, I_доп=17 А.

17 А 15 А

Условие выполняется. Произведем выбор кабеля для калорифера. Калорифер имеет три секции и на каждую секцию выбираем отдельный кабель. Номинальный ток секции I_н.с.=45,6 А. Выбираем кабель АВРГ410, I_доп =60 А:

60 А 45,6 А

Условие выполняется, следовательно кабель выбран верно.

Аналогично выбираем сечение кабеля для других участков и результаты сводим в таблицу.

Для остальных групп выбор ведется по аналогичной методике и результаты расчетов сводим в таблицу.

Таблица 5.14. Пускозащитная аппаратура силовой сети

Проверяем силовой кабель по потере напряжения. Проверку производим на самом длинном участке СЩ-ШУ4-ЕК3. Должно выполняться условие [9]:

U_доп. U_расч., (5.30)

где U_доп. — допустимая потеря напряжения, %;

U_расч — расчетная потеря напряжения, %;

(5.31)

где Р_у — мощность нагрузки данного участка, кВт;

l_у — длина участка, м;

с — коэффициент, зависящий от числа фаз, напряжения сети, мате;

териала жил;

S — сечение жилы кабеля, мм².

Участок СЩ-ЩУ4:

Участок ЩУ4-ЕК3:

U_гр.=U_СЩ-ЩУ4 + U_ЩУ4-ЕК3 (5.32)

U_гр.=1,98+0,14=2,12%

Согласно потеря напряжения внутренних электропроводок не должна превышать 2,5%. По потере напряжения кабель удовлетворяет вышеприведенному условию:

2,12% 2,5%

Условие выполняется, следовательно, кабель выбран верно.

5.3.2 Расчет и выбор проводов и способов монтажа осветительных сетей

Питание установок осуществляется от трансформаторов 380/220 В, общих для силовой и осветительной нагрузки. Более того, осветительные щиты запитываются через силовой распределительный щит.

5.3.3 Компоновка осветительной сети

Разбиваем все светильники на три группы. Дежурное освещение (десять процентов светильников стойлого помещения, то есть 8 штук) относим к третьей группе. Также к третьей группе относим светильники подсобных помещений, тамбуров и наружное освещение. В отдельную группу, первую, включены светильники оставшихся подсобных помещений и часть светильников стойлого помещения. Во второй группе включены оставшиеся светильники стойлого помещения. Учитывая длину помещения и протяженность групп принимаем: первая группа — трех проводная, вторая и третья четырех проводные. Компоновка осветительной сети представлена на рисунке 5.5

Выбор марки проводов и способ их прокладки.

Способ прокладки должен обеспечивать надежность, долговечность, пожарную безопасность, экономичность и по возможности заменяемость проводов. Площадь сечений проводов и кабелей внутренних электропроводок выбираем по допустимым потерям напряжения и проверяем по допустимому нагреву и по условиям механической прочности.

Так как щит освещения расположен в сухом помещении, то питание осветительного щита от силового осуществляется кабелем АВВГ, прокладка которого выполняется открытым способом на скобах. Монтаж световых приборов выполнен на тросах, питание осуществляется проводом АПВ.

Расчет сечения проводов будем производить на минимум проводникового материала.

Расчет производится по формуле:

(5.33)

где М_пр — приведенный электрический момент, кВтм;

с — коэффициент, зависящий от напряжения сети,

материала токоведущей жилы, числа проводов в

группе;

U — располагаемая потеря напряжения, %.

(5.34)

где М — сумма моментов рассчитываемого и всех последующих

участков с тем же числом проводов, что и у

рассчитываемого, кВтм;

— сумма моментов ответвлений с другим числом

проводов, чем у рассчитываемого участка, кВтм;

— коэффициент приведения моментов, зависящий от

числа проводов расчетного участка и в ответвлениях.

(5.35)

где P_i — мощность i-го светильника;

l_i — расстояние от щита (или точки разветвления) до

светильника.

Если светильники равномерно распределены по линии, то момент можно рассчитать по формуле:

(5.36)

где n — число светильников;

Р_i — мощность одного светильника;

l₀ — расстояние до первого светильника;

l — расстояние между светильниками.

Расчет покажем на примере третьей группы.

Найдем сначала сечение головного участка (участок СО):

с = 44,.

Так как потери в осветительной сети должны быть не более 2.5%, то принимаем U = 2.5%.

= 1,39,.

Рассчитываем приведенный момент для первой группы.

;

кВт^.м

;

кВт^.м

кВт^.м

;

так как мощность светильников одинакова, то

кВт^.м

Аналогично находим М_мг:

кВт^.м

кВт^.м

Аналогично находим приведенные моменты для второй и третьей группы: М_ПР2гр=385,5 кВт^.м; М_ПР3гр=292,4 кВт^.м.

кВт^.м.

мм²

Найденное значение сечения округляем до ближайшего большего по ГОСТ и находим фактическую потерю напряжения на участке.

S_{СО.ГОСТ} = 10 мм²,.

^%

Найдем оставшуюся потерю напряжения в линии:

%

Рассчитаем участок первой группы ОА.

Участок ОА:

с = 19,5.

М_ПР.ОА= М_ПР.1гр = 151,4 кВтм

мм² Принимаем S_{ОА.ГОСТ} = 4 мм²,.

%

%

Аналогичным образом производим дальнейший расчет.

;

мм²

Принимаем S_{АМ.ГОСТ} = 4 мм²,.

%

%

мм²

Принимаем S_{Мв.ГОСТ} = 4 мм²,.

%

%

2,092% < 2,5%

Данные расчетов других участков и групп сводим в таблицу 5.15.

Таблица 5.15. Выбор сечения проводов

На всех линиях соблюдается условие, что U 2.5%.

Найденные сечения проводов проверяем на нагрев и механическую прочность.

Значение расчетного тока для каждого из участков сети определяем по формуле:

(5.37)

где P_i — расчетная нагрузка (включая потери ПРА), кВт;

U_ф — фазное напряжение в сети, В;

cos_ср.взв. — коэффициент мощности нагрузки средневзвешенный;

m — количество фаз сети.

Средневзвешенный коэффициент мощности нагрузки найдем по формуле:

(5.38)

где Р_Л.Н. — суммарная мощность ламп накаливания, Вт;

Р_{ЛЛ -} суммарная мощность люминесцентных ламп, Вт;

Р_Р — суммарная мощность розеток, Вт;

cos_л.н. — коэффициент мощности ламп накаливания;

cos_лл — коэффициент мощности люминесцентных ламп;

cos_р — коэффициент мощности розеток;

По допустимому нагреву проверяем все участки электрической сети на выполнение условия [6]:

I_доп I_раб, (5.39)

где I_доп — длительно допустимый ток нагрева для данного способа

прокладки, числа жил и сечения проводов.

Покажем расчет на участке СО.

P_л.н. = 8,22 кВт, P_л.л. = 1,62 кВт, P_р = 0.5 кВт,

P = 10,34 кВт,

cos_л.н. = 1, cos_л.л. = 0.95, cos_р = 1,.

А

Принимаем кабель АВВГ 4 10, I_доп = 38 А,.

I_доп I_р.СО

38 15,8

Ток 1 группы:

А

Принимаем провод 3АПВ 1 4, I_доп = 28 А,.

I_доп I_1гр.

28 6,4

Ток 2 группы:

А

Принимаем провод 4АПВ 1 4, I_доп = 23 А,.

I_доп I_2гр.

23 7,3

Ток 3 группы:

А

Принимаем провод 4АПВ 1 2,5, I_доп = 19 А,.

I_доп I_1гр.

19 4,2

По механической прочности сечение провода должно быть не менее 2.5 мм².

Так как найденные сечения проводов удовлетворяют условиям нагрева и механической прочности, то значит сечения проводов выбраны верно.

6. Расчет электроснабжения

6.1 Определение расчетных нагрузок на вводах потребителей

Расчетную активную нагрузку определяем в утренний максимум зимнего дня, когда одновременно включены калориферы, навозоуборочные транспортеры, водонагреватель и освещение. Длительность работы одновременно включенных навозоуборочных транспортеров — 0,3 ч, длительность работы остального оборудования более 0,5 часа. Мощность освещения составляет 10,34 кВт.

Расчетную нагрузку в этом случае определяют по формуле.

(6.1)

где Р_н — номинальная (паспортная) мощность каждого из n электроприемников, участвующих в максимуме нагрузок в течение времени более 0,5 ч, кВт;

к_з — коэффициент загрузки электроприемника;

h — КПД электроприемника;

n — число электроприемников, участвующих в максимуме с продолжительностью 0,5 ч. и более;

Рў_н — номинальная мощность каждого из m электроприемников, участвующих в максимуме нагрузок в течение времени менее 0,5 ч;

tў - длительность непрерывной работы каждого из электроприемников при t< 0,5 ч.;

m — число электроприемников, участвующих в максимуме с продолжительностью менее 0,5 ч.

Так как установленная мощность Р_т тепловых электроприемников составляет более 60% общей установленной мощности еР, то коэффициент мощности cos j определяем в зависимости от отношения Р_т / еР [9]: Р_т = 190,5 кВт, еР =190,5+10,34+10,5+14= 225,34 кВт.

Согласно полученному результату коэффициенты мощности cos j принимаем равными 0,98. Полную расчетную мощность на вводе определяем по формуле [9]

(6.2)

кВА

В животноводческий комплекс, состоит из двух коровников на 260 голов, молочного блока, молочно-товарной фермы на 100 голов, кормоцеха и водонапорной башни. Мощности объектов приведены в таблице 6.16 [13, 9].

Таблица 6.16.

6.2 Определение местоположения трансформаторной подстанции

При проектировании расположение животноводческого комплекса выбрано на расстоянии 1 км от жилого сектора и на расстоянии 300 м от ВЛ 10кВ, которая питает поселок. В связи с тем, что объекты комплекса расположены близко друг к другу по соображениям безопасности, трансформаторную подстанцию располагаем в стороне от комплекса. С учетом этого трансформаторную подстанцию располагаем на расстоянии 100 м от животноводческого комплекса (см. лист1).

6.3 Прокладка трасс линий 0,38 кВ

Прокладку трасс линий 0,38 кВ производим согласно требованиям и с учетом расположения потребителей. Прокладку трассы производим по наикратчайшему пути до потребителей и выполняем с учетом удобства её дальнейшего обслуживания. Максимальную линию выполняем четырехпроводной; три фазных провода и один нулевой. Провода располагаем в следующем порядке: сверху фазные (А, В, С) и ниже нулевой. Для обеспечения нормального уровня надежности применяем железобетонные опоры повышенной прочности с расчетным изгибающим моментом: для промежуточных опор — не ниже 20 кН^.м, для анкерных — не ниже 50 кН^.м. Пролет между опорами согласно должен находится в пределах 30−40 м. Принимаем 40 м. Для крепления проводов применяем фарфоровые изоляторы типа ТФ и стальные крюки типа КН. Вводы в здание устраиваем следующим образом: на ближайшей от здания опоре делаем ответвление. Если длина ввода превышает 25 м или нужно сделать ввод в низкое здание, устанавливаем дополнительную опору.

Так как местоположение животноводческого комплекса относится ко второй категории при толщине стенки гололеда 10 мм, то согласно расстояние между проводами должно быть не менее 40 см, наибольшая стрела провеса 1,2 м, расстояние от места ввода до земли — не менее 3,5 м.

6.4 Определение мощности трансформаторной подстанции

Определение мощности трансформаторной подстанции производим согласно методики, приведенной в.

Расчет ведем для дневного максимума.

Линия 1.

Определяем активную нагрузку на участке а-1:

Р_а-1 = Р_а = 7 (кВт) cos_а-1 = cos_а = 0,81

Полная мощность участка а-1: S_а-1 = 7 / 0,81 = 8,6 (кВА)

Определяем активную нагрузку участка 1-б:

Р_1-б = Р_б = 6 (кВт), cos_1-б =cos_б = 0,75.

Полная мощность участка 1-б: S₁₋₂ = 6 / 0,75 = 8 (кВА)

Определяем активную нагрузку участка 1-г:

Р_1-г = Р_г = 221,5 (кВт), cos_1-г = cos_г = 0,98.

Полная мощность участка 1-г: S₁₋₂ = 221,5 / 0,98 = 226,02 (кВА)

Определяем активную нагрузку на участке 1−2:

Р₁₋₂ = Р_1-г + Р_1-а + Р_1-б = 221,5 + 4,2 + 3,6 = 229,3 (кВт),

=236 (кВА)

cos₁₋₂ == 0,97

Определяем активную нагрузку участка 2-в:

Р_2-в = Р_в = 10 (кВт), cos_2-в =cos_в = 0,92.

Полная мощность участка 2-в: S_2-в = 10 / 0,92 = 10,89 (кВА)

Определяем активную нагрузку на участке ТП-2:

Р_ТП-2 = Р₁₋₂ + Р_2-в = 229,3+6 = 235,3 (кВт),

= 242,52 (кВА)

cos_ТП-2 == 0,97

Линия 2.

Определяем активную нагрузку участка 3-д:

Р_3-д = Р_д = 20 (кВт), cos_3-д= cos_д = 0,78.

Полная мощность участка 3-д: S_3-д = 20 / 0,78 = 25,64 (кВА)

Определяем активную нагрузку участка 3-е:

Р_3-е = Р_е = 221,5 (кВт), cos_3-е = cos_е = 0,98.

Полная мощность участка 3-е: S_3-е = 226,02 (кВА)

Определяем активную нагрузку на участке ТП-3:

Р_ТП-3 = Р_3-е + Р_3-д = =221,5+12,5 = 234 (кВт),

= 242,04 (кВА)

cos_ТП-3 == 0,97

Определяем мощность на шинах трансформатора.

Активная мощность: Р = Р_ТП-2+ Р_ТП-3= 242,52 + 184 = 426,52 (кВт)

Полная мощность: = 439,71 (кВА)

cos == 0,97

6.5 Выбор количества и мощности трансформаторов трансформаторной подстанции

Комплекс, состоящий из двух коровников каждый из которых на 260 голов, молочного блока, молочно-товарной фермы и кормоцеха, относится к первой категории потребителей по надежности электроснабжения. Исходя из соображений надежности электроснабжения и экономии средств на приобретение трансформаторов выбираем одну трансформаторную подстанцию с двумя трансформаторами ТМ-250 10/0.4 [9], так как общая полная мощность составляет 434,43 кВА.

6.6 Выбор сечения проводов линии 0,38 кВ

Для того чтобы отклонение напряжения у потребителей не выходило за установленные пределы электроснабжение каждого из них будем производить по отдельной линии. Для определения сечения проводов определяем эквивалентную нагрузку S_экв. по формуле:

(6.4)

где S_max. — максимальная нагрузка на участке, кВА;

к_д — коэффициент, учитывающий динамику роста нагрузок: для

вновь строящихся участков сети к_д=0,7.

Участок 3-е: кВА, аналогично определяем эквивалентную мощность других участков. Выбор сечения проводов производим по интервалам экономических нагрузок, приложение 13. Результаты выбора сводим в таблицу.

Таблица 6.17. Результаты расчета проводов

6.7 Проверка сети по допустимой потере напряжения

Проверку сети по допустимой потере напряжения производим по формулам [15]:

(6.5) где S_у — мощность рассчитываемого участка, кВА;

l — длина участка, км;

U_н — номинальное напряжение, кВ;

r₀, x₀ -удельные активное и индуктивное сопротивления провода, Ом/км;

cosj и sinj — коэффициенты активной и реактивной мощностей.

(6.6)

Линия 1:

+ = 18,51 В

= 4,87%

Линия 2:

= 3,19%

Отклонение напряжения на линиях не выходят за допустимые (5%), следовательно сечение проводов выбраны верно.

7. Разработка схемы автоматизации температурного режима в коровнике

7.1 Требования к параметрам микроклимата в коровнике

Цель систем обеспечения микроклимата создать среду обитания животных, обеспечивающую максимальный технологический эффект при минимальных энергозатратах. Немаловажной является задача создания приемлемых условий работы для обслуживающего персонала животноводческих помещений и условий эксплуатации технологического оборудования, установленного в помещении. Возрастает внимание и к проблеме загрязнения окружающей среды вентиляционными выбросами, содержащими газообразные продукты жизнедеятельности животных, многие из которых являются токсичными или дурнопахнущими.

Температура окружающей среды оказывает наибольшее воздействие на животных, так как она непосредственно влияет на тепловое состояние организма, изменяя тем самым течение жизненно важных процессов.

Животным необходимо создавать такие условия содержания, при которых они могли бы наилучшим образом проявить потенциальные возможности своей продуктивности. При нарушении условий содержания животных и ветеринарно-санитарных норм и правил на фермах и комплексах снижается их продуктивность, устойчивость к заболеваниям. У животных нарушается обмен веществ, терморегуляция, снижаются перевариваемость и усвояемость питательных веществ корма, что отрицательно влияет на эффективность животноводства.

Содержание животных в холодных, сырых, плохо вентилируемых помещениях приводит к снижению продуктивности на 10… 40%, увеличению расхода кормов на единицу продуктивности 12… 35%,.

Одним из важнейших факторов, оказывающих значительное влияние на организм животных, наряду с кормлением, является воздушная cреда. Исследования установили, что продуктивность животных на 50… 60% определяется кормами, на 20% - качество ухода и на 20… 30% - параметрами воздушной cреды,.

Температура, относительная влажность и скорость движения воздуха — основные параметры, влияющие на физиологическое состояние и продуктивность животных.

Поддержание требуемой температуры — одно из необходимых условий для нормального протекания обмена веществ в организме животного, нарушение же теплового режима отрицательно сказывается на проявлениях всех жизненных процессов.

При низкой температуре увеличивается отдача теплоты телом, вследствие чего животные усиленно потребляют корм, а при температуре ниже критической организм не успевает вырабатывать теплоту за счет энергии корма, наступает переохлаждение, возможны простудные заболевания животных и даже смерть. Необходимы дополнительные затраты энергетического материала, то есть корма. Резкие колебания температурного режима в течение суток оказывают более сильное отрицательное воздействие на организм, чем постоянно повышенная или пониженная температура.

В современных животноводческих зданиях не всегда обеспечивается нормативный температурный режим и животные подвергаются хроническому переохлаждению или перегреву, что сопровождается снижением резистентности организма и потерей продуктивности.

Например, по данным НИИ экспериментальной ветеринарии Сибири и Дальнего Востока падение температуры воздуха в помещении с 12…14 до 5…6 ⁰С в течение двух суток и сохранение её на низком уровне на протяжении семи дней вызвало у коров снижение количества фагоцитирующих нейтрофилов на 41,4%, повышение их поглотительной способности на 12,4% и общее снижение интенсивности фагоцитоза по СЭП на 38,2%. Одновременно была ниже комплементарная и лизоцимная активность сыворотки крови на 18,2 и 28,7%. Через две недели на этом фоне зарегистрирована вспышка массовых респираторных болезней коров.

По данным ВИЭВ, лучшие показатели резистентности были при выращивании телят в условиях комплекса при температуре воздуха 15…17 ⁰С. Повышение её до 24…25 ⁰С сопровождалось снижением факторов клеточной и гуморальной защиты организма, большой заболеваемостью с поражением лёгких и желудочно-кишечного тракта, снижением среднесуточных приростов массы на 200…500 г., особенно при малой подвижности воздуха (0,2 м/с). Температура в помещении коровника в соответствии с зоотехническими требованиями должна быть 10 2 ^оС.

7.2 Выбор технологического оборудования для автоматизации температурного режима в коровнике

Система регулирования воздушной cреды в животноводческом помещении состоит из трех основных частей: объекта регулирования (животноводческого помещения и его воздушной cреды), исполнительного устройства (вентиляционно-отопительной установки, воздуховодов) и аппаратуры управления и регулирования (станций включения, регуляторов и датчиков).

При проектировании автоматической системы регулирования необходимо выбрать оборудование, его компоновку, а также определить технические и эксплуатационные параметры установок и режимы регулирования.

Выбор вентиляционно-отопительных установок.

С помощью вентиляционно-отопительных установок обеспечивается необходимое состояние воздушной cреды помещения. Это достигается заменой загрязненного воздуха свежим. К вентиляционному оборудованию относятся вентиляционные установки, состоящие из вентилятора, электрического двигателя, вентиляционной сети, системы воздуховодов и приспособлений для забора и выпуска воздуха.

В настоящее время в коровниках применяют системы вентиляции с естественным и механическим побуждением подачи воздуха, без подогрева и с подогревом приточного воздуха в холодное время года, с ручным и автоматическим регулированием систем.

Механические системы вентиляции, несмотря на конструктивную сложность, сравнительную высокую стоимость и значительные эксплуатационные расходы, имеют некоторые преимущества перед системами вентиляции с естественным побуждением. Работа механических систем не зависит от внешних метеорологических условий, приточный воздух можно подвергнуть любой обработке (нагреть, осушить, охладить), появляется возможность полной автоматизации, что позволяет обеспечить оптимальный (регулируемый) микроклимат внутри помещений.

В системах с механическим побуждением движение воздуха регулируется при помощи вентиляторов, работающих в режиме разряжения или нагнетания, то есть механические системы вентиляции подразделяются на вытяжные и приточные. В данном дипломном проекте разрабатывается приточная система вентиляции.

Для осуществления воздухообмена применяют различные устройства для подачи приточного воздуха. Наиболее распространение нашли системы с протяженными воздуховодами, прокладываемыми в верхней зоне помещений. В последнее время на смену воздуховодов из оцинкованной стали получили широкое распространение воздуховоды из полиэтиленовой пленки. Хотя полиэтиленовые воздуховоды недостаточно прочны, но более стойки к агрессивной воздушной среде и менее материалоемкие.

Для осуществления приточной вентиляции принимаем центробежный вентилятор Ц4−70, с приводом от двигателя АИР132S4 (расчет и выбор вентиляторной установки показан в разделе 3 дипломного проекта).

В современных животноводческих помещениях наиболее широко используют системы воздушного отопления. В этих системах воздух нагнетаемый для вентиляции, пропускается через теплообменный аппарат, нагревается в нем и распределяется по помещению, поддерживая температуру в заданных пределах. В качестве теплообменных аппаратов в системах воздушного отопления используют калориферы. С учетом того, что в комплексе, где расположен объект проектирования отопление водяное от находящейся там котельной, к установке принимаем два водяных калорифера СФОЦ-100 установленных последовательно (расчет и выбор калориферной установки приведен в разделе 3 дипломного проекта).

Для удаления отработанного воздуха применяют естественные вытяжные системы состоящие из вытяжных шахт.

Состав и схема приточной вентиляции коровника на 260 голов следующие: приточная вентиляция состоит из центробежного вентилятора Ц4−70 и системы воздуховодов, проложенных в верхней части здания. Воздух, нагреваемый калориферами СФОЦ-100 и нагнетаемый в помещение, засасывается через люк с заслонкой, предназначенной для регулирования количества подаваемого воздуха.

Приточная вентиляция, совместно с водяными калориферами, может работать в двух различных режимах: вентилирования и обогрева помещения. В режиме вентилирования нагнетательный вентилятор по распределительным воздуховодам подает свежий воздух в помещение. При этом температура воздуха ниже, чем температура воздуха внутри помещения. В режиме воздушного отопления вентилятор создает циркуляцию воздуха помещения через калориферы. При этом температура подаваемого воздуха выше, чем температура помещения.

Вытяжная вентиляция состоит из семи шахт (естественная вентиляция). Подачей вентилятора, которая осуществляется с помощью заслонок, и работой калорифера управляют регуляторы температуры, расположенные в центре помещения и перед калорифером.

7.3 Разработка функционально-технологической схемы автоматизации приточной системы вентиляции

В приточной системе вентиляции схемой автоматизации предусматривается следующее:

1) Перед пуском приточного вентилятора предусматривается прогрев заслонки путем включения электронагревателей кнопками со щита автоматизации. Изменение времени прогрева осуществляется подключением электронагревателей на параллельное или последовательное соединение.

2) При пуске приточного вентилятора предусматривается автоматический 3х минутный прогрев калориферов. После прогрева калориферов открывается утеплённая заслонка, подключается система автоматического регулирования и отключаются электронагреватели заслонки.

3) Поддержание заданной температуры воздуха в приточном воздуховоде производится путём регулирования теплопроизводительности калориферов регулирующим клапаном на трубопроводе обратного теплоносителя.

4) В случае прекращения подачи теплоносителя, при отрицательной температуре воздуха перед калориферами останавливается приточный вентилятор, автоматически закрывается утеплённая заслонка, и на щит автоматизации поступает сигнал об аварийном отключении приточной системы.

5) Схемой автоматизации так же предусматривается защита калориферов от замораживания при неработающем приточном вентиляторе.

Функционально-технологическая схема автоматизации температурного режима представлена на листе 3 графической части проекта.

Рассмотрим функционально-технологическую схему автоматизации температурного режима. В помещении 9 установлена установка приточно-отопительная установка 10, подающая нагретый воздух. На входе наружного воздуха в нагревательную установку 10 установлена заслонка 2 с электрообогревом 1. Горячая вода поступает в калорифер 3 и подогревает воздух. Подогретый воздух при помощи вентилятора 4 с электроприводом 5 по распределительным воздуховодам поступает в помещение. Количество воздуха регулируется заслонкой 2 с электрическим исполнительным механизмом 6. Количество подаваемой в калорифер горячей воды регулируется вентилем 8 с электрическим исполнительным механизмом 7.

Рис. 7.1 Функционально-технологическая схема автоматизации температурного режима Функциональная схема включает 8 функциональных узлов.

Контроль за работой установки в операторском режиме ведут по термометрам: позиция 1-а, 1-б — контроль температуры в помещении, позиция 3-а, 3-б — контроль температуры отработавшего теплоносителя, позиция 2-а, 2-б — контроль температуры наружного воздуха. Датчики, приборы установлены по месту. Их функции могут выполнять обыкновенные спиртовые термометры расширения.

Позиция 4-а включает датчик температуры, установленный по месту, сигнал с которого передается на бесшкальный регулятор температуры ТС (поз. 4-б). Данный регулятор температуры управляет работой исполнительного механизма пропорционального действия 7, изменяя количество горячей воды, проходящей через калорифер. Так же изменять количество горячей воды можно вручную с помощью универсального переключателя HS (поз. 5-д).

Для защиты калорифера от замораживания по месту (на выходе воды из калорифера) установлен датчик температуры (поз. 7-а). Сигнал с датчика поступает на бесшкальный регулятор ТС (поз. 7-б). При снижении температуры теплоносителя ниже t_зад = 20−30 ^оС или в случае прекращения подачи теплоносителя, при отрицательной температуре воздуха перед калорифером (регулируется датчиком и терморегулятором поз. 8-а, 8-б) подается сигнал на отключение приточного вентилятора 4.

Схема автоматизации может работать в автоматическом и ручном режимах. С этой целью в схему включен переключатель режимов работы НS (поз. 4-г). Подача напряжения на исполнительные механизмы вентилятора и заслонки осуществляется через реле или магнитные пускатели (поз. 6-б, 6-в), которые в ручном режиме переключаются при помощи кнопок управления Н (поз. 6-а).

Управление электроподогревом заслонок осуществляется вручную со щита кнопками (поз. 5-а, 5-б).

О состоянии исполнительного механизма 5 ТЭНа, и аварийном состоянии сигнализируют сигнальные лампы, расположенные на щите.

7.4 Разработка и описание принципиальной электрической схемы автоматизации температурного режима

Принципиальная электрическая схема автоматизации температурного режима в коровнике представлена на графическом листе N^о4 дипломного проекта.

Схема содержит силовую цепь, цепь управления приточной системой и цепь регулирования температуры.

Питание на силовую цепь подаётся через предохранители, установленные в силовом шкафу, пуск в работу токоприёмников М и ЕК осуществляется с помощью магнитных пускателей КМ1 и КМ4. Защита токоприёмников осуществляется с помощью автоматических выключателей QF1 и QF2, расположенных в шкафу автоматизации.

Питание и защита цепей управления приточной системой и регулирования температуры осуществляется с помощью. Питание и защита внутреннего освещения шкафа автоматизации осуществляется с помощью однополюсного автоматического выключателя SF3.

Включение двигателя приточного вентилятора осуществляется с помощью кнопки SB2, остановка — кнопкой SB1. О включении вентилятора сигнализирует сигнальная лампа HL1.

Управление ТЭНами осуществляется нажатием кнопок SB4 (включение) и SB3 (отключение), о включении ТЭНов сигнализирует сигнальная лампа HL2.

Управление исполнительным механизмом воздушной заслонки осуществляется с помощью реверсивного магнитного пускателя МКР (КМ2 и КМ3) и реле времени КТ2, оно может осуществляться как в ручном режиме, с помощью универсального переключателя SA1, так и в автоматическом.

Регулирование температуры в помещении также может осуществляться как в ручном, так и в автоматическом режимах. В ручном режиме — при помощи универсального переключателя SA2, в автоматическом — при помощи терморегулятора KST1, подающих напряжение на исполнительный механизм, управляющий клапаном на трубопроводе обратного теплоносителя.

Работа схемы.

Двигатель приточного вентилятора и обогреватели воздушной заслонки всегда включаются вручную, а отключаться могут как вручную, так и автоматически.

Ручной режим:

Включаем автоматические выключатели QF1, QF2, SF1, SF2. SA1включаем в положение 1 (ручное управление). Перед пуском двигателя приточного вентилятора предусматривается прогрев заслонки путём включения ТЭНов кнопкой SB4 со щита автоматизации.

Когда заслонка прогреется, нажатием на кнопку SB2 включается приточный вентилятор. Получает питание катушка магнитного пускателя КМ1, которая замыкает свои силовые контакты КМ1 и двигатель запускается. О включении вентилятора сигнализирует сигнальная лампа HL1. Магнитный пускатель КМ1, замыкая свой блокировочный контакт КМ1.1. включает в работу промежуточное реле KL1, которое замыкая свой контакт KL1.1., шунтирует кнопку SB2, и реле времени КТ1. Реле времени КТ1, замыкая свой контакт КТ1.1. с задержкой времени 3 минуты, требующиеся для прогрева калориферов, подаёт напряжение на катушку промежуточного реле KL2 и реле времени КТ2. Катушка KL2 размыкает свой контакт KL2.1. и отключает магнитный пускатель КМ4, который выключает ТЭНы. Реле времени КТ2 замыкает свой контакт КТ2.2. и подаёт питание на катушку КМ2 реверсивного магнитного пускателя МКР, управляющего исполнительным механизмом заслонки и заслонка открывается. Контакт KL2.2. замыкается и подключает схему регулирования температуры.

Работа схемы регулирования температуры в ручном режиме.

Переключатель SA1 включен в положение 1 (ручное управление), регулирование происходит вручную с помощью переключателя SA2 в положении 1 (температура понизить) питание подаётся на исполнительный механизм ИМ2, управляющий вентилем на трубопроводе обратного теплоносителя, который поворачивает вентиль и уменьшает подачу теплоносителя. В положении 2 (температура повысить) ИМ2 получает питание и, поворачивая вентиль, увеличивает подачу теплоносителя, тем самым повышая температуру воздуха в помещении.

Автоматический режим.

SA1 ставится в положение 3 (автоматическое управление). Вентилятор и ТЭНы работают так же, как и в ручном режиме.

Схема регулирования работает так:

При заданном значении температуры воздуха в помещении, контакты терморегулятора KST1 разомкнуты. Когда температура воздуха в помещении будет ниже заданной, KST1 замкнёт контакт 3А-3Б, и питание по цепи SA1 — СИП — KST1 поступает на ИМ2 который открывает вентиль и увеличивает подачу теплоносителя, температура повышается до заданного значения и KST1 размыкает свой контакт 3А — 3Б, исполнительный механизм отключается.

Если температура воздуха в помещении будет выше заданной, то KST1 замкнёт свой контакт 2А — 2Б, и питание по цепочке SA1 — KST1 поступает на ИМ2, который закрывает вентиль и прекращает подачу теплоносителя, тем самым понижая температуру воздуха в помещении до заданного значения, затем KST1 размыкает свойконтакт 2А — 2Б и обестачивает ИМ2.

В случае прекращения подачи теплоносителя, при отрицательной температуре воздуха перед калорифером схемой предусмотрена защита калориферов от замораживания — терморегуляторы KST2 и KST3 размыкают свои контакты и обесточивают катушку промежуточного реле KL3, которое замыкает свой контакт KL3.1. и размыкает KL3.2, ИМ2 получает питание и открывает вентиль, KL3.3. размыкается, обесточивается KL1, размыкается KL1.1., обесточивается КМ1и отключает двигатель приточного вентилятора. Контакт KL3.4. замыкается и подаёт питание на аварийную сигнализацию HL3, которая расположена на щите, и на реле съёма аварийного сигнала KL4. Также обесточиваются реле времени KT1, KT2 промежуточное реле KL2 и катушки магнитных пускателей КМ2 и КМ3, исполнительный механизм ИМ1 закрывает воздушную заслонку.

7.5 Выбор аппаратуры автоматического регулирования, управления и защиты

Выбор регуляторов температуры.

При выборе регуляторов важно правильно учесть динамические характеристики помещения, нагревателей и теплообменной системы в целом. Понижение температуры наружного воздуха вызывает ее снижение внутри помещения. Течение этого процесса зависит от кратности воздухообмена, конструкции помещения и инерционности регулятора.

При работе двухпозиционного регулятора температура и влажность воздуха в помещении непрерывно колеблются в заданных пределах по мере включения и отключения нагревателя. Запаздывание в изменении температуры воздуха помещения и датчика может привести к недопустимому отклонению температуры помещения от среднего значения.

Среда регулирования — воздух. Температура в помещении в соответствии с зоотехническими требованиями должна быть 10 2 ^оС.

Учитывая все выше изложенное выбираем регулятор температуры типа ПТР-3−04. Данный регулятор предназначен для пропорционального регулирования температуры газообразных и жидких сред и может использоваться с исполнительными механизмами любого типа, имеющими реостат обратной связи по углу поворота выходного вала. В качестве датчика используется термистор.

Основные технические характеристики регулятора ПТР-3−04,.

Диапазон регулирования температуры +5…+35 ^оС;

Зона нечувствительности регулируется в пределах, ^оС от 0,50,3 до 5

Цена деления шкалы зоны нечувствительности,^оС 1

Основная погрешность прибора по шкале температур при нормальных условиях эксплуатации прибора не превышает, ^оС 1

Основная погрешность шкалы зоны нечувствительности (от установленного значения), % 25

Разрывная мощность контактов реле:

при переменном токе напряжением 220 В частотой 50 Гц, В· А 500

при постоянном токе напряжением 220 В, Вт 50

Напряжение питания переменного тока, В 220/

Мощность потребляемая прибором не более, В· А 10

Максимальная длина линии, соединяющей прибор с датчиком, м 300

Для соединения прибора с датчиком применяется трёхжильный экранированный провод. Сопротивление каждой жилы кабеля не должно превышать 5 Ом.

Для защиты калорифера от размораживания выбираем терморегуляторы ТУДЭ-1 с диапазоном регулирования -30 ^оС…+40 ^оС с уставкой 3 ^оС и ТУДЭ-4 с диапазоном регулирования 0 ^оС…250 ^оС с уставкой 20 ^оС30 ^оС.

Выбор исполнительных механизмов.

Учитывая, что регулятором температуры, управляющим подачей воды в калорифер, является пропорциональный регулятор ПТР-3−04, в качестве исполнительного механизма принимаем ПР — М. Данный исполнительный механизм воздействует на регулирующий вентиль типа расположенный на вводном трубопроводе калорифера.

Основные технические данные ПР — М,.

Напряжение сети, В 220

Потребляемая мощность, Вт, не более 60

Число оборотов электродвигателя, об/мин 3000

Номинальный крутящий момент на выходном валу, кг/см с настройкой 30с 100

с настройкой 10с 35

Для управления заслонками, расположенных на заборе наружного воздуха, принимаем исполнительный механизм типа МЭО — 6,3/25 — 0,25. Данный исполнительный механизм предназначен для привода регулирующих органов систем вентиляции, где в качестве регулирующих органов могут применяться клапаны, заслонки. Исполнительный механизм МЭО — 6,3/25 — 0,25 воздействует на поворотный регулируемый орган или на возвратно-поступательный.

Основные технические данные МЭО — 6,3/25 — 0,25,.

Номинальный вращающий момент, Н· м 6,3

Угол поворота выходного вала, град 0…90; 0…270

Время одного полного оборота выходного вала, с 25

Полный ход, мин^-1 0,25

Номинальная мощность, кВт 0,019

Напряжение сети, В 220

Сопротивление датчика обратной связи, Ом 120

Время полуоборота выходного валика и хода штока в секундах в зависимости от подбора шестерен редуктора устанавливается 10, 30, 60, 90 и 120.

Для управления вентиляторами и ТЭНами принимаем посты управления КЕ-011 (SB1… SB5). Для реализации световой сигнализации выбираем сигнальную арматуру типа АСЛ11У2. Для ручного и автоматического управления температурными режимами принимаем универсальный переключатель УП5311С225. Для ручного регулирования температуры принимаем универсальный переключатель УП5311А225. Для защиты цепей управления принимаем однополюсные автоматические выключатели АК — 63 — МГ (SF, SF2 и SF3). Выбор щита управления производим с учетом того, что он должен быть установлен в производственном помещении в непосредственной близости от основного технологического оборудования. При этом аппаратура и внутрищитовая проводка должны быть надежно защищены от пыли, влаги и механических повреждений, а обслуживающий персонал — от прикосновения к открытым токоведущим частям аппаратуры и сборкам зажимов. С учетом этих и других факторов принимаем щит типа ЩШМ 1000 600 500, ГОСТ 3244–68. Общий вид щита управления представлен на листе № 5 графической части проекта.

Заключение

В данном дипломном проекте представлена система внедрения вентиляционного оборудования в коровнике, автоматизация температурного режима. Выбрано технологическое оборудование для поддержания оптимального микроклимата. Дан анализ способам регулирования и выбран лучший. В схеме предусмотрено регулирование температуры в ручном и автоматическом режимах. Спроектированный шкаф управления позволяет следить за состоянием оборудования и предупреждать опасные режимы работы.

В экономической части определен годовой экономический эффект от внедрения системы вентиляции. Небольшой срок окупаемости и экономический эффект позволяет внедрять данную систему в большинстве хозяйств.

Список использованных источников

1. Мурусидзе Д. Н., Левин А. Б. Технология производтсва продукции животноводства. — М.: Агропроиздат, 1992. — 222 с.

2. Белехов И. П., Четкин А. С. Механизация и электрификация животноводства. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Колос, 1984.-400 с.

3. Захаров А. А. Практикум по применению теплоты в сельском хозяйстве. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Агропромиздат, 1985. — 175 с.

4. Применение теплоты в сельском хозяйстве. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Агропромиздат, 1986. — 288 с.

5. Современные электроустановки в животноводстве и растениеводстве. / под ред. Л. В. Колесова. — М.: Колос, 1981.-144 с.

6. Проектирование электрического освещения: Учебное пособие/ Н. А. Фалилеев, В. Г. Ляпин; Всесоюзный с/х институт заочного образования. М.: 1989. — 97 с.

7. Справочная книга по светотехнике/ Под ред. Ю. Б. Айзенберга. — М.: Энергоатомиздат, 1983. — 472с

8. Фоменков А. П. Электропривод сельскохозяйственных машин, агрегатов и поточных линий. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Колос, 1984. — 288 с.

9. Каганов И. Л. Курсовое и дипломное проектирование. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Агропромиздат, 1990. — 351 с.

10. Справочник по электрическим машинам: В 2 т. / Под общей ред. И. П. Копылова и Б. К. Клокова. Т. 1. — М.: Энергоатомиздат, 1988. — 456 с.

11. Правила устройства электроустановок / Минэнерго СССР. — 6-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1986. — 648 с.

12. Прищеп Л. Г. Учебник сельского электрика. — 2-е изд., доп. и перераб. — М.: Колос, 1981. — 512 с.

13. РУМ 11−81. Методические указания по расчету электрических нагрузок в сетях 0,38−110 кВ сельскохозяйственного назначения.

14. Практикум по электроснабжению сельского хозяйства / Под ред. И. А. Будзко. — 2-е изд. перераб. и доп. — М.: Колос, 1982.-319 с.

15. Будзко И. А., Зуль Н. М. Электроснабжение сельского хозяйства. — М.: Агропромиздат, 1990. — 496 с.

16. Кунин Р. З., Прудников Н. И. Защитное отключение электроустановок. — Л.: Колос. Ленингр. отд-ние, 1984. — 64 с.

17. Кудрявцев И. Ф., Карасев О. Б., Матютина Л. Н. Автоматизация производственных процессов на животноводческих фермах и комплексах.-М.: Агропромиздат, 1985.-233 с.

18. Бахмачевский Б. И., Зах Р. Г., Лызо Г. П. Теплотехника. — М.: Наука 1982.-207 с.

19. Кошкин Н. И., Ширкевич М. Т. Справочник по элементарной физике. — М.: 1982.-207 с.

20. Четкин А. В., Занемонец Н. А. Теплотехника. — М.: Наука 1983. — 221 с.

21. Электротехнология / В. А. Карасенко, Е. М. Заяц, А. Н. Баран, В. С. Корко. — М.: Колос, 1992. — 304 с.: ил.

22. Басов А. М., Быков В. Г., Лаптев А. В., Файн В. Б. Электротехнология.-М.: Агропромиздат, 1985.-255 с.

23. Система планово-предупредительного ремонта и технического обслуживания электроборудования сельскохозяйственных предприятий / Госагропром СССР. — М.: ВО Агропромиздат, 1987. — 191 с.

24. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники: Электрические цепи. — М.: Высш. школа, 1984. -554 с.

25. Забродин Ю. С. Промышленная электроника. — М.: Высш. школа, 1982. — 496 с.

26. Луковников А. В. Охрана труда. — М.: Колос, 1978. 320 c., ил.

27. Якобс А. И. Луковников А.В. Электробезопасность в сельском хозяйстве. — М.: Колос, 1981. — 239 с., ил.

28. Александров В. В. Электробезопасность сельскохозяйственного производства. — М.: Нива России, 1992. — 221 с., ил.

29. Вайнштейн Л. И. Памятка населению по электробезопасности. — М.: Энергия 1978. 32 с., ил.

30. Бубнов В. Г. Бубнова Н.В. Межотраслевая инструкция по оказанию первой помощи при несчастных случаях на производстве. — М.: изд. НЦ ЭНАС. 2001. — 80 с., ил.

31. Галактионов В. А. Осторожно электричество! — М.: Колос, 1981. — 95 с., ил.

32. Кунин Р. З. Прудников Н.И. Защитное отключение электроустановок. — П.: Колос, 1984. — 63 с., ил.

33. Аракелян М. К., Вайнштейн Л. И. — Электробезопасность в жилых зданиях. М.: — Энергоатомиздат, 1983. — 112 c., ил.

33. Кораблев В. П. Электробезопасность. (в вопросах и ответах). — М.: Московский рабочий, 1985. — 192 с. ил.

34. Никитин Ю. А. Пожарная опасность бытовых ненагревательных приборов и электросетей. — М.: Росагропромиздат, 1990 — 64 с., ил.