Электрификация фермы крупного рогатого скота на 200 голов ОАО «Атланта» Минусинского района

Введение

В основных направлениях экономического и социального развития страны предусматривается ускорение социально-экономического развития России, интенсификация всех отраслей народного хозяйства на основе научно-технического прогресса. В создании и использовании принципиально новых видов техники и технологий предусматривается пять приоритетных направлений: электронизация сельского хозяйства, комплексная автоматизация, атомная энергетика, новые материалы и технологии их производства, биотехнология. Внедрение новых технологий, оборудования, электронных систем управления и автоматизация, а также новых форм организации труда позволит перевести сельскохозяйственное производство на высокоиндустриальную основу, превратив его в высокорентабельное и эффективное.

В сельском хозяйстве возникла необходимость применения современных систем автоматического управления технологическими процессами, которые при помощи электронных вычислительных машин не только автоматически управляли бы технологическими циклами на производственных объектах, но и выбирали оптимальный вариант производства, обеспечивающий минимальные трудовые затраты, наименьшую себестоимость продукции и наилучшее её качество.

1)Экономия топлива и энергии во всех сферах хозяйства, прежде всего за счёт совершенствования технологии производства, создания и внедрения энергосберегающего оборудования, машин и аппаратов, сокращение всех видов энергетических потерь и повышения уровня использование вторичных энергоресурсов .

2)Замещения в хозяйстве нефтепродуктов природным газом и другими энергоносителями

3)Экономия энергии путём рационального её использования и оптимальной загрузки оборудования.

В мире отмечается повышенный интерес к использованию нетрадиционных возобновляемых источников, к которым относят ветроэлектрические станции, гелиостанции, гидравлические, биоэлектрические станции работающие на отходах сельскохозяйственных предприятий и другие. Доля к нетрадиционным возобновляемым источникам электроэнергии (НВИЭ) в мировом топливоэнергетическом балансе мира составляет около 20%. В России также имеются возможности получения электроэнергии от НВНЭ.

Электрические нагрузки в сельском хозяйстве постоянно меняющаяся

величина: подключаются новые потребители, растёт нагрузка на вводе в дома. Если электрическая нагрузка увеличивается, то пропускная способность электрических сетей становится недостаточной и появляется необходимость в их реконструкции. При этом часть воздушных линий заменяют подземными кабелями. При реконструкции широко внедряются мероприятия по повышению надёжности электроснабжения сельских потребителей, которая ещё далеко не совершена.

1 Краткая характеристика хозяйства

Совхоз «Большая Ничка» организован в 1959 году, и главным направлением производственной деятельности было возделывание с/х культур и развитие животноводства. В 1999 году был переорганизован в ООО «Атланта». Расположен в южной части сельскохозяйственной зоны Красноярского края.

Основное направление ООО «Атланта» молочное. В хозяйстве имеется 2 фермы на 200 голов крупно рогатого скота. Транспортная связь с пунктом сдачи осуществляется по одной дороге: асфальтной от центральной усадьбы до районного цента. Расстояние до железнодорожного сообщения 3 километра. Как продукция животноводства так и растениеводства продается хозяйством через райцентр.

Мясо через Тесинский мясокомбинат.

Молоко через АОЗТ «Минусинский молокозавод» (ММЗ).

Зерно через Минусинский комбинат хлебопродуктов.

Материальное обеспечение хозяйства осуществляется объединением «Агропромснаб» и находится в Минусинске. Ремонт зерноуборочных комбайнов и тракторов производится в Минусинском ремонтно тракторном парке, ремонт автомобилей на Минусинском автомоторном предприятии.

Территория хозяйства расположена в теплом умереноувлажненном агротехническом районе Красноярского края. Климат резкоконтенинтальный, холодный, продолжительная зима и ранние осенние заморозки. Эти условия приходятся учитывать при подборе зерновых, промаслинных и других видов культур. В течении года на территории хозяйства преобладают западные и юго-западные ветры со средней скоростью 6 метров в секунду. Осадков выпадает с избытком, хотя в отдельные годы бывают засухи и суховеи.

2 Электрификация технологических процессов фермы Комплексная электрификация и механизация технологических процессов животноводческих ферм заключается в применении систем машин и механизмов, связанных между собой технологической взаимосвязью и производительностью и охватывает весь комплекс работ по созданию определенного вида продукции или выполнении определенного процесса. Она обеспечивает лучшее использование средств, внедрение интенсивных технологий производства продукции животноводства, резкое повышение производительности труда, способствует ликвидации различий между умственным и физическим трудом. В основу систем машин для комплексной механизации и автоматизации животноводства закладываются пути по увеличению производства высококачественной продукции, росту производительности труда, улучшение условий труда и др.

2.1 Выбор технологии содержания животных.

По способу содержания различают две основные системы: со свободным выходом животных за пределы здания, в котором они размещаются, и с ограниченным перемещением животных в здании. Существенное влияние на выбор системы содержания животных оказывают природно — климатические условия, вид и половозрастные особенности животных, тип, размер и направление хозяйства, а также другие факторы.

Принимаем привязное содержание коров. Содержание коров стойловопастбищное, привязное, в стойлах размерами 1,9· 1,2 м. Для привязи предусмотрено стойловое оборудование ОСК-25А с групповым отвязыванием животных. Стойла располагаются в четыре ряда, образуя два кормовых проезда шириной 2,25 метров и три навозных прохода: два пристенных шириной 1,8 метра и один в середине здания шириной 2,28 метра (между окончаниями стойл). В одном непрерывном ряду размещается 25 коров.

В зимнее время в течении дня при благоприятных погодных условиях возможна организация прогулок коров продолжительностью не менее 2 часов на выгульных площадках с твердым покрытием из расчета 8 мІ на одну голову.

Кормление коров зимой предусмотрено в здании из стационарных кормушек кормосмесями, в состав которых входят: сено, силаж, корнеплоды, концентраты, и минеральная подкормка.

В летний период коровы пасутся на пастбище с организацией подкормки из зеленого корма и концентратов.

Поение скота водой предусмотрено из индивидуальных поилок ПА-1А, установленных из расчета одна поилка на две головы.

Технология содержания животных предусматривает использование подстилки (соломенной резки) в течении года из расчета 0,5 килограмм в сутки на одну голову. Годовая потребность в подстилке 365 центнеров.

2.2 Выбор технологического оборудования.

2.2.1 Выбор системы для удаления навоза.

Уборка навоза — трудоемкий процесс, который занимает в производственном цикле ферм и комплексов значительное время. Поэтому создание устройств, обеспечивающих автоматическое управление навозоуборочных устройств, в животноводческих помещенияхважная задача.

Существуют следующие системы уборки навоза: гидравлическая система уборки навоза, где навоз поступает в навозоприемный канал, затем поступает в магистральный канал предназначенный для самотечной транспортировке навоза к сборнику, после чего насосами перекачивается к месту хранения. Также существуют мобильные навозоуборочные средства, где на транспортное средство навешивается агрегат для уборки навоза и затем транспортируют к месту хранения. Наибольшее распространение на животноводческой ферме получили скребковые транспортеры кругового движения, которые при помощи скребков прикрепленных к цепи перемещают навоз по специальным каналам и подают его в транспортные средства. Для уборки навоза на ферме применяем именно эту систему, т.к. она проста и удобна в эксплуатации, не требует больших затрат в процессе ее монтажа, имеет приемлемый расход электроэнергии и поэтому получила широкое распространение.

Для уборки навоза на ферме принимаем и 2 вертикальных и 2 горизонтальных навозоуборочных транспортеров кругового движения ТСН-160 каждый из которых может обслуживать 100 голов крупно рогатого скота. [1]

Таблица 2.1 — Технические данные ТСН-160

ТСН-160 состоит из горизонтального и наклонного транспортера. Горизонтальный транспортер при помощи скребков, прикрепленных к цепи, перемещает навоз по специальным каналам из помещения к наклонным транспортерам, которые подают его в транспортное средство. Сначала включается наклонный транспортер, затем горизонтальный. Отключают их в обратной последовательности. После отключения горизонтального транспортера, наклонный отключают через промежуток времени, достаточный для освобождения его от навоза.

Для определения время работы данной установки определяем суточный выход навоза, т/ч

mсут=N· m;

где N-количество животных.

m-суточный выход навоза от одного животного, [1]

mсут=200· 50=10 000кг/с=10т/ч Анализ состава навоза животноводческих ферм показал, что в нем содержится до 20−95% технической воды, подстилки 12−18%, остатки кормов 8−12%, грунта и прочих примесей до 19%.

Суточный выход навоза с учетом содержимого прочих примесей.

mобщ=kn· mсут; т/с где kn-поправочный коэффициент, учитывающий подстилку и остатки корма, принимают равным [1]

mобщ=1,2· 10=12т/с Время уборки навоза.

t=mобщ/Q· N=12/5·2=1,2ч где Q-производительность одного транспортера, т/ч (для ТСН-160 Q=5т/ч [1])

N-количество транспортеров

2.2.2 Выбор оборудования для доения коров.

Доение короводно из наиболее трудоемких процессов. Машинное доение облегчает работу людей и повышает производительность труда. В зависимости от системы содержания животных и применяемых установок можно снизить затраты труда по сравнению с ручным доением в 2…5 раз, что уменьшает потребность в рабочей силе.

Различают два способа машинного доения: отсос при помощи вакуума и механическое выжимание. Последний способ, как подражательный ручному доению разработан неудолетворительно и практически не применяется. При доении вакуумом молоко при помощи вакуума отсасывается из вымени коровы и затем поступает в доильную емкость, после чего фильтруется, охлаждается и перекачивается в резервуар для хранения молока. Выбираем вакуумный способ машинного доения, т.к. он более автоматизирован и имеет значительное преимущество по сравнению с механическим выжиманием.

Для доения коров на животноводческой ферме принимаем установку вакуумного доения АДМ-8 в варианте рассчитанном на 200 коров.

Необходимая подача вакуум насоса доильной установки.

Qп=k· g·n; мі/ч где k=2…3 — коэффициент учитывающий неполную герметизацию системы.

g-расход воздуха 1 доильным аппаратом (g=1,8 [2])

n-число доильных аппаратов в установке.(n=12 [2])

Qп=2,5· 1,8·12=54 мі/ч Выбираем вакуум насос УВУ-60/45 с подачей вакуума 60 мі/ч Таблица 2.2 — Технические данные АДМ-8 две комплектации

Технологический процесс установки протекает в таком порядке: пуск установки подготовка животных к доению, включение доильных аппаратов, постановка их на вымя, доение, отключение аппаратов после машинного додоя и перенос его на следующее рабочее место. Полученное молоко по молокопроводу проходит в молочную, где фильтруется, охлаждается и перекачивается в резервуар для хранения молока. Т.к. в комплект поставки не входят холодильная машина, и резервуар охладитель то их выбираем отдельно.

Продолжительность работы вакуумных насосов в течение дойки.

tд=0,88N/Q· n+Дt; ч где N-число коров (0,88N число дойных коров)

Q-производительность оператора машинного доения (Q=25 [2])

n-число операторов (n=4)

Дt=0,3…0,4чпродолжительность промывки молокопровода [2]

tд=0,88· 200/25·4=2,1ч

2.2.3 Выбор резервуара для хранения молока Резервуар предназначен для сбора и охлаждения молока. Для доильной установки АДМ-8 рекомендуется применять танки-охладители ТОВ-1 или ТО2 и поэтому выбираем танк охладитель ТО-2 емкостью 2000л, предназначенный для хранения молока на фермах с поголовьем 200 коров. Может работать с доильными установками всех типов. Состоит из емкости прямоугольной формы с двойными стенками, наклонным днищем в сторону сливного крана, фильтра молока, мешалки с электродвигателем и редуктором, через отверстия полого вала которого разбрызгивается моющая жидкость, промывочного устройства включающего вихревой самозасасывающий насос ВКС-2/46.В качестве хладоносителя используют воду из водопровода или воду охлаждаемую холодильной установкой.

Таблица 2.3 — Технические характеристики ТО-2.

2.2.4 Выбор холодильной установки Охлаждениеважнейший способ сохранения качества и удлинение сроков сохранности сельскохозяйственных продуктов, замедляющий протекания в них биологических процессов. Охлаждение основано на переносе теплоты от охлаждаемой среды с нижним температурным уровнем к окружающей среде. Этот же принцип можно использовать для нагрева материалов и сред.

В обоих случаях происходит изменение (трансформация) температурного потенциала предмета труда: при охлаждении — понижение, а при нагревеповышение. Устройства, осуществляющие перенос теплоты от среды с более низкой температурой к среде с более высокой температурой, называют трансформаторами теплоты. В зависимости от целей процесса один и тот же трансформатор теплоты может охлаждать рабочую среду, либо нагревать или одновременно охлаждать одну среду и нагревать другую.

Т.к. в основном для получения холодоносителя для охлаждения молока в танке охладителе ТО-2 применяют холодильную установку МХУ-8С, а также ее рекомендуют применять совместно с доильной установкой АДМ-8, то выбираем именно ее.

МХУ-8С состоит из бака аккумулятора холода и машинного агрегата представляющий собой компрессор с электродвигателем, конденсатора обдуваемого потоком воздуха с помощью вентилятора, на конденсаторе установлено термореле управляющие электродвигателями приводящими в действие компрессор и вентилятор.

Таблица 2.4 — Технические данные МХУ-8С

Таблица 2.5 — Выбранное технологическое оборудование.

Выбор технологического оборудования на 2 животноводческом комплексе аналогичен и поэтому его не приводим.

2.3 Расчет электроприводов

2.3.1 Расчет электропривода новозоуборочного транспортера ТСН-160

При выборе электродвигателя для горизонтального транспортера определяют максимальную возможную нагрузку в начале уборки и по условиям пуска находят достаточный пусковой момент и мощность электродвигателя.

Усилие транспортной цепи при работе на холостом ходу.

Fx=m· g·l·fx; кН где m-масса 1 метра цепи со скребками (m=8,8 (л-2))

g-ускорение силы тяжести (g=9,81 (л-2))

fx-коэффициент трения цепи по деревянному настилу (fx=0,5 (л-2))

l-длина цепи (l=160 (л-1))

Fx=8,8· 9,81·0,5=6,9 кН Усилие, затрачиваемое на преодоление сопротивления трения навоза о дно канала при перемещении навоза по каналу.

Fн=mн· g·fн; кН где mн-масса навоза в канале приходящееся на одну уборку.

Fн=1,5· 9,81·0,97=14,2 кН

mн=mобщ/z=6/4=1,5

где mобщ-общий суточный выход навоза на ферме, т. к выбрано 2 горизонтальных транспортера, а общий выход навоза в предыдущих расчетах составил 12 тонн, то на 1 транспортер приходится 6 тонн навоза.

z — число уборок навоза в сутки.

fн — коэффициент трения навоза о дно канала (fн=0,97 [2])

Усилие, затрачиваемое на преодоление сопротивления трения навоза о боковые стенки канала, кН.

Fб=Рб· fн;

где Рб-давление навоза на боковые стенки канала, принимают равным 50% общего веса навоза [1]

Fб=7,3· 0,97=7,1 кН Рб=mн· g/2=1,5·9,81/2=7,3

Усилие на преодоление сопротивления заклинивания навоза, возникающего между скребками и стенками канала, кН.

Fз=l· F1/а;

где F1=15 Н усилие затрачиваемое на преодоление сопротивления заклинивания, приходящейся на один скребок а=0,46 м расстояние между скребками

Fз=160· 15/0,46=5,2 кН Общее максимальное усилие, необходимое для перемещения навоза в канале, когда весь транспортер загружен, кН.

Fmax=Fн+Fб+Fз+Fх;

Fmax=6,9+14,2+7,1+5,2=33,4 кН Момент сопротивления приведенный к валу электродвигателя при максимальной нагрузке, Н· м.

Мmax=Fmax· V/(щ·зп);

где V-скорость движения скребков горизонтального транспортера, м/с (V=0,18 м/с [2])

щ-угловая скорость электродвигателя, для расчета принимаем двигатель с 2 парами полюсов.

Мmax=33 400· 0,18/(157·0,75)=51,3 Н· м Момент трогания от максимального усилия сопротивления.

Мт.пр.=1,2· Мmax; Н· м Мт.пр.=1,2· 51,3=61,5 Н· м Требуемый момент электродвигателя, Н· м.

М=Мт.пр./kІ· м-0,25;

где м-кратность пускового момента (для электродвигателей мощностью до 10 кВт м=2 [1]) М=61,5/(1,25)І· 2−0,25=21,9 Н· м Необходимая мощность электродвигателя.

Р=М· щ; кВт Р=21,9· 157=3500 Вт=3,5кВт Выбор электродвигателя редуктора.

Частота вращения приводного вала, об/мин.

n=60V/D;

где, V-скорость движения скребков горизонтального транспортера, м/с

D-диаметр звезды

n=60· 0,18/0,32=33,7 об/мин Предполагается выбор редуктора с двигателем, у которого n=1400 об/мин Требуемое передаточное отношение редуктора.

iпер=nд/nв1400/33,7=41,5

Время работы электропривода 1,2 часа в сутки, при спокойной безударной нагрузки и 4 включения в час.

Коэффициент эксплуатации.

F.S.=ѓв· ѓа;

где, ѓв-коэффициент, зависящий от характера нагрузки и продолжительности работы привода в сутки (при безударной нагрузке и времени работы 1,2 часа в сутки ѓв=0,8 [3])

ѓа-коэффициент, зависящий от числа включений в час (при 4 включениях в час ѓа=1 [л-3])

F.S.=0,8· 1=0,8

Выбираем мотор редуктор серии 7МЦ2−120 n2=32об/мин F.S.=1,1 iпер=46 М2=1185 Н· м укомплектованном электродвигателем серии RA112М4 с Рн=4кВт n=1400об/мин зн=85,5% Кiп=2,2 Кimax=2,9 Iн=9А cosц=0,84, у данного привода выполняется условие F.S.при.>F.Sрасч Расчет электропривода наклонного транспортера.

Мощность двигателя (кВт) наклонного транспортера рассчитывается по следующей формуле.

Р=Q/367зр· (L·f+h/зт) где Q-производительность траспортера, т/ч зр-КПД редуктора (зр=0,72 с (л-2))

L-горизонтальная составляющая пути перемещения груза.

L=l· cosб=16,9·cos20є=15,7 м где б-угол наклона.

l-длина подъема, м

h-высота подъема, м

h=l· sinб=16,9·sin20є=5м

f-коэффициент сопротивления движению (f=1,3 (л-2))

Р=5/367· 0,72(15,7·1,3+5,7/0,6)=1,32

Выбор мотор редуктора наклонного транспортера.

Частота вращения приводного вала.

n=60· V/D; об/мин где V-скорость движения скребков наклонного транспортера, м/с

D-диаметр звезды,

n=60· 0,72/0,32=135об/мин Предполагается выбор редуктора с двигателем у которого n=1400 об/мин Требуемое передаточное отношение редуктора.

iпер=nд/nв=1400/135=10,3

Коэффициент эксплуатации электропривода наклонного транспортера.

F.S.=ѓа· ѓв=1·1=1

Т.к. электропривод работает с умеренной нагрузкой, то ѓв=1 (л-3), число включений в час аналогично приводу горизонтального транспортера и поэтому ѓа=1

Выбираем мотор редуктор 7МЦ2−75 у которого iпер=10 М2=135 Н· м

n2=138 об/минF.S.=3 укомплектованном электродвигателем RA90L4 с nном=1410об/мин з=78,5% cosц=0,8 Iн=4А Кiп=2,3 Кimax=2,8 КiIп=5,5, у данного привода выполняется условие F.S.при.>F.S.расч

2.3.2 Расчет электропривода вакуумных насосов доильной установки Для нормальной работы доильных установок в вакуум — проводе должен поддерживаться вакуум 50 000 Па (380 мм рт.ст.). В предыдущих расчетах для доильной установки был выбран вакуум — насос марки УВУ-60/45 с подачей Q=60мі/ч и вакуумом р=10,8 Н/мІ

Необходимая мощность электродвигателя для вакуум-насоса Р=Q· р/1000·зн·зп=60·10,8/1000·0,25·0,72=3,7 кВт где Q-подача вакуума насосом р — давление вакуума зп — КПД передачи (зп=0,72 [2])

зн-КПД вакуум насоса (зн=0,25 [2])

Для вакуум-насоса УВУ-60/45 выбираем электродвигатель серии RA112М4 с Рн=4кВт n2=1430 об/мин з=85,5 КiIп=9 Кiп=2,2 Кimax=2,9

Сводя выбранные электродвигатели в таблицу.

Таблица 2.6 Выбранные электродвигатели для электроприводов

2.4 Расчет отопления и вентиляции В воздушной среде производственных помещений, в которых находятся люди животные, оборудование, продукты переработки всегда есть некоторое количество вредных примесей, а также происходит отклонение температуры от нормированных значений, что отрицательно влияет на состояние здоровья людей, продуктивность животных, долговечность электрооборудования.

Вентиляционные установки применяют для поддержания в допустимых пределах температуры, влажности, запыленности и вредных газов в воздухе производственных, животноводческих и других помещений.

Уравнение часового воздухообмена по удалению излишнего содержания углекислоты.

1,2· C+L·C1=L·C2

где 1,2-коэффициент учитывающий выделение углекислоты микроорганизмами в подстилке.

Ссодержание СО2 в нужном воздухе, л/мі, для сельской местности С1=0,3л/м3,[1],

L-требуемое количество воздуха, подаваемое вентилятором, чтобы обеспечить в помещении допустимое содержание СО2 мі/ч, С2- допустимое содержание СО2 в воздухе внутри помещения, л/мі, принимаем по таблице 10.2, стр157, С2=2,5 л/мі,.

Определяем количество углекислого газа, выделяемого всеми животными.

С=С`· п=110·200=22 000 л/ч.

где С`- количество СО2, выделяемого одним животным, л/ч, по таблице 10.1 принимаем С`=110л/ч ,

п — количество поголовья животных, 200голов.

Требуемое количество воздуха подаваемого вентилятором. мі/ч.

L=1,2· С/(С2-С1);

L=1,2· 22 000/(2,5−0,3)=12 000 мі/ч Расчетная кратность воздухообмена.

К=L/V=12 000/4057=3

V-объем вентилируемого помещения, равняется 4057мі

L-требуемое количество воздуха, подаваемого вентилятором, Часовой воздухообмен по удалению излишней влаги, г/мі.

Lи=1,1· W1/(d2-d1);

где, W1-влага, выделяемая животными внутри помещения

d2-допустимое влагосодержание воздуха, г/кг

d1-влагосодержание наружного воздуха, г/кг

Lи=1,1· 28 600/(7,52−3,42)=5200 г/мі

Влага выделяемая животными

W1=w· N=143·200=28 600 г/ч где, w-влага выделяемая одним животным w=143 г/ч (л-1)

N-количество животных Допустимое влагосодержание внутри помещения

d2=d2нас· ц2; г/мі

где, d2нас-влагосодержание насыщенного воздуха внутри помещения при оптимальной температуре +10єС по табл.10.3 (л-2) d2нас=9,4 г/мі

ц-допустимая относительная влажность внутри помещения, (л-2) ц=0,8

d2=9,4· 0,8=7,52 г/мі

Влагосодержание наружного воздуха.

d1=d1нас· ц=3,81·0,9=3,42

где d1нас-влагосодержание насыщенного наружного воздуха ц-относительная влажность наружного воздуха.

Т.к. сведений значений расчетной температуры и относительной влажности наружного воздуха нет, то ориентировочно расчетную температуру наружного воздуха можно принять равной -3єС и при такой температуре d1нас=3,81 ц=0.9

Давление вентилятора.

Р=Рд+Рс; Па где, Рд и Рс-динамические и статические составляющие давления вентилятора.

Р=105,6+1154,9=1260,5 Па Динамическая составляющая давления Рд=с· VІ/2=1,25·13І/2=105,6 кг/мі

где, с-плотность воздуха

V-скорость воздуха, м/с V=10…15м/с [1]

Определяем плотность воздуха.

с=с0/(1+б· U)=1,29/(1+0,003·10)=1,25кг/мі

где, с0-плотность воздуха при 0єС с0=1,29 кг/мі стр34 [1]

U-температура воздуха б-коэффициент, учитывающий относительное увеличение объема воздуха при нагревание его на один градус, б=0,003 [1]

Статическая составляющая давления.

Рс=l· h+Рм; Па где, Lh-потеря давления, затрачиваемое на преодоление трения частиц воздуха о стенки трубопровода.

l-длина трубопроводов, равная 66,6 м

h-потери давления на 1 метр трубопровода, Па/м Рм-потери давления затрачиваемое на преодоление местных сопротивлений.

Рс=66,8· 1.8+1035,1=1154,9 Па Потери напора на 1 метре трубопровода.

h=64,8· V · /d · (с/1,29) =64,8· 13· /750 · (1,25/1,29) =1,8 Па/м где, V-скорость воздуха в трубопроводе, м/с

d-диаметр трубопровода

d=2· а·в/(а+в); мм где, а и в стороны прямоугольного сечения трубопровода а=1000мм в=600мм (л-5)

d=2· 1000·600/(1000+600)=750 мм Потери напора в местных сопротивлениях.

Рм=Уо· Рд=Уо·с·UІ/2=9,8·1,25·13І/2=1035 Па/м где, о-коэффициент местного сопротивления, Уо=9,8 стр.75(л-2)

Вентилятор подбираем по их аэродинамическим характеристикам. По наибольшему значению L и расчетному значению Р.

С учетом равномерного распределения вентиляторов в коровнике выбираем вентилятор Ц4−70 с подачей L=6000 мі/ч, при давлении 630 Па.

Ц4−70 N5 n=1350 об/мин з=0,8

Определяем число вентиляторов.

n=L/Lв;

где, Lвподача воздуха одним вентилятором.

n=12 000/6000=2

Принимаем 2 вентилятора, один из которых будет располагаться в начале здания, другой в конце здания.

Масса воздуха проходящего через вентилятор.

m1=с· S·V; кг/с где, с — плотность наружного воздуха, с=1,29кг/мі [1]

S — площадь сечения трубопроводов S=0,6мІ [2]

m1=1,29· 0,6·13=10 кг/с Полезная мощность вентилятора.

Рпол=m1· VІ/2=10·13І/2=845Вт Мощность электродвигателя для вентилятора.

Р=Q· Р/1000·зв·зп; кВт

где, Q-подача вентилятора Q=1,6мі

Р — давление, создаваемое вентилятором Р=630Па зв — КПД вентилятора зв=0,8

зп — КПД передачи зп=0,95, для ременной передачи [1]

Р = 1,6· 630/1000·0,8·0,95=1,3 кВт Расчетная мощность двигателя для вентилятора.

Рр = Кз· Р = 1,15· 1,3=1,5 кВт где, Кзкоэффициент запаса Кз=1,15 [1]

Для вентилятора выбираем электродвигатель серии RA100L4 с Рн=1,5 кВт Iн=4А Расчет калорифера.

Определяем мощность калорифера.

Рк=Qк/860· зк; кВт где Q-требуемая калорифера, ккал/ч зк-КПД установки зк=0,9

Рк=16 191/860· 0,9=20,9 кВт Теплопередачу установки находят из уравнения теплового баланса помещения.

Qк+Qп=Qо+Qв отсюда

Qк=Qо+Qв-Qп; ккал/ч где, Qо-теплопотери через ограждения, ккал/ч

Qв — тепло, уносимое с вентилируемым воздухом

Qк=114 744+26047−124 600=16191 ккал/ч Теплопотери через ограждения

Qо=УК· F·(Vп·Qм); ккал/ч где, К-коэффициент теплопередачи ограждения, ккал/ч К=8 [2]

F-площадь ограждений, мІ F=2049 [3]

Uптемпература воздуха, подведенная в помещение, Uп=+10єС

Uнрасчетная температура наружного воздуха, Uнм=-3єС Рк=Qк/860· зк=16 191/860·0,9=20,9 кВт Тепло, уносимое с вентилируемым воздухом.

Qв=0,239· 1,29·12 171·(10−3)=26 047 ккал/ч где, н-плотность воздуха, принимаемая равной 1,29 кг/мі (л-1)

V-обьем обогащаемого воздуха за 1 час

V=Vп· Коб=4057·3=12 171мі

где, Vпобъем помещения равный 4057мі

Кобчасовая кратность воздухообмена Тепловыделение в помещение

Qп=g· N=623·200=124 600 ккал/ч где, g-количество тепла выделяемого одним животным за 1 час, для коров весом до 500 кг g=623 ккал/ч [1]

N-число коров.

Считаем, что в каждую фазу включены по два нагревательных элемента.

Определяем мощность одного нагревательного элемента.

Рэ=Рк/м· n; кВт где, nчисло нагревателей.

мчисло фаз.

Рэ=10,4/3· 2=1,6 кВт Рабочий ток нагревательного элемента

Iраб=Рэ/Uф=1,6/0,22=7,2 А где, Uффазное напряжение.

Принимаем 6 ТЭН мощностью 2 кВт: ТЭН-15/0,5 Т220

Принимаем 2 калорифера СФОЦ-15/0,5 Т, один из которых устанавливаем в начале комплекса, другой в конце Таблица 2.7 Технические данные калорифера

2.5 Расчет осветительных установок Свет является одним из важнейших параметров микроклимата. От уровня освещенности, коэффициента пульсации светового потока зависит производительность и здоровье персонала.

Ферма состоит из 2 животноводческих комплексов и расположенного между ними молочного блока.

2.5.1 Расчет осветительных установок животноводческого комплекса Таблица 2.8 — Характеристики здания

Расчет мощности осветительной установки стойлового помещения.

Согласно СНиП принимаем рабочее общее равномерное освещение, т.к. работы ведутся с одинаковой точностью, нормированная освещенность составляет Ен=75Лк на высоте 0.8м от пола [4]

Т.к. помещение сырое и с химически агрессивной средой то принимаем светильник ЛСП15 со степенью защиты IР54 [4]

Расчетная высота осветительной установки.

Нр=Н-Нс-Нр.п;

где, Н-высота помещения Нсвысота свеса светильника, принимаем равной нулю, т.к. крепежные кронштейны устанавливаться не будут.

Нр.п.- высота рабочей поверхности.

Нр=3,22−0-0,8=2,42.

Расстояние между светильниками.

L=Нр· лс=2,42·1,4=3,3 м

где, лссветотехническое наивыгоднейшее расстояние между светильниками при кривой силы света «Д» лс=1,4

Количество светильников в ряду

nс=а/L=69/3,3=21 шт.

где, адлина помещения Количество рядов светильников.

nр=в/L=20/3,3=6 ряд.

где, вширина помещения Расчет производим методом коэффициента использования светового потока, т.к. нормируется горизонтальная освещенность, помещение со светлыми ограждающими стенами без затемняющих предметов.

Индекс помещения.

i=а· в/Нр·(а+в)=69·20/2,42·(69+20)=6,4

Согласно выбранному светильнику, индексу помещения и коэффициентам отражения ограждающих конструкций (сп=30 сс=10 ср.п.=10) выбираем коэффициент использования светового потока Uоу=0,67 [4]

Световой поток светильника.

Фс=А· Ен·Кз·z/nс·Uоу; Лм где, А-площадь помещения, мІ

Ен-нормированная освещенность, Лк Кз-коэффициент запаса

z-коэффициент неравномерности (z=1,1…1,2 (л-4))

Фс=1380· 75·1,3·1,1/126·0,67=3861 Лм Световой поток одной лампы.

Фл=Фс/nл=3861/2=1930,5 Лм где, nл-число ламп в светильнике.

Принимаем лампу ЛД-40−1 с Фк=2000 Лм Рн=40Вт Отклонение светового потока.

ДФ=Фк-Фр/Фр· 100%=2000;1930/1930·100%=3,6%

Отклонение светового потока находится в пределах -10%…+20% и поэтому окончательно принимаем светильник ЛСП15 с лампой ЛД-40−1

Расчет мощности осветительной установки электрощитовой.

Согласно СНиП принимаем рабочее, общее равномерное освещение, нормированная освещенность Ен=100Лк на вертикальной плоскости на высоте 1,5 м от пола [4]

Помещение электрощитовой сухое, поэтому принимаем светильник ЛСП02 со степенью защиты IР20

Расчетная высота осветительной установки.

Нр=Н-Нс-Нр.п.=3,22−0-1,5=1,72 м Высота свеса равняется нулю, т.к. крепежные кронштейны устанавливаться не будут Расчет производим точечным методом, т.к. в ней нормируется освещенность на вертикальной плоскости.

0,5· Нр=0,5·1,72=0,86

Растояние от точки проекции светильника до контрольной точки в центре щита.

Р=в/2-Сщ=3/2−0,38=1,1 м где, в — ширина помещения, м Сщ — ширина шита, м Расстояние от светильника до контрольной точке.

dл=vНрІ· РІ=v1,72І·1,1І=2м Угол между вертикалью и линией силы света к контрольной точке.

г=arctgР/Нр=arctg1,1/1,72=32є

Угол под которым видна светящееся линия.

б=arctgLл/dл=arctg1,2/2=57,7є=1 рад Условная освещенность в контрольной точке.

Еа=Iг· cosІг/2Нр·(б+½sin2б); Лк где, Iг=155 кд сила света светильника ЛСП02 в поперечной плоскости под углом г=32є

Еа=155· cosІ32є/2·1,72(1+sin (2·1)/2)=38,8 Лк Перейдем к вертикальной освещенности.

Еа.в.=Еа· (cosИ+Р/НрsinИ); Лк где, И=90є - угол наклона поверхности.

Еа.в.=38· (cos90+1,1/1,72sin90)=40,8 Лк Световой поток светильника.

Фс=1000· Ен·Кз·Нр/м·Еа.в.; Лм Фс=1000· 100·1,3·1,72/1·40,8=4142 Лм Световой поток одной лампы.

Фл=Фс/2=4142/2=2071 Лм По полученному значению светового потока выбираем лампу ЛДЦ40−4 с Фк=1995Лм Отклонение светового потока.

ДФ=Фк-Фр/Фр=1995;2071/2071· 100=-3,7%

Отклонение светового потока находится в пределах -10%…+20% и окончательно принимаем светильник ЛСП02 с 2 лампами ЛДЦ40−4

Расчет мощности осветительных установок остальных помещений производим методом удельной мощности, т.к. они относятся к вспомогательным помещениям.

Расчет мощности осветительных установок для других помещений аналогичен. Результаты сведены в таблицу 2.9

Таблица 2.9 — Выбранное световое оборудование.

2.5.2 Расчет осветительной сети с выбором щитов и оборудования.

Выбор сечения проводов.

Согласно ПУЭ из условий механической прочности сечение проводов с алюминиевыми жилами, должно быть не менее 2ммІ, т.к. у применяемых светильников корпуса металлические, то сечение заземляющих и токопроводящих проводов должно быть не менее 2,5ммІ, выбор сечения проводов производим по потере напряжения.

Суммарная нагрузка осветительной сети.

РУ=УРл.н.+1,2УРл.л.=3380+1,2· 10 160=15,5кВт где УРл.н.- суммарная мощность ламп накаливания

1,2УРл.л.- суммарная мощность люминисцентных ламп УРлн=800+200+1200+280+200+400=3380Вт УРлл=10 080+80=10 160Вт

Силовая сеть питается от трех осветительных щитов, схема компоновки осветительной сети приведена ниже.

Момент нагрузки между силовым и 1 осветительным щитом.

Мсщ-ощ=1,2(РУ)· Lсщ-ощ=6·5=30 кВт· м УРсуммарная мощность люминесцентных ламп питающиеся от данного щита.

Lсщ-ощрасстояние между силовым и 1 осветительным щитом Расчетное сечение между щитами.

S=Мсщ-ощ/С· ДU=30/50·0,2=3 мм где С-коэффициент, зависящий от напряжения и металла, из которого состоит токоведущая жила (при U=380 В и алюминиевой жиле С=50 [5])

ДU-допустимая потеря напряжения между щитами, т.к. согласно ПУЭ допустимая потеря напряжения составляет 2,5%, между щитами принимаем допустимую потерю 0,2%, а на группах 2,3%

Принимаем ближайшее наибольшее сечение 4ммІ и провод АПВ4.

Ток на вводе в осветительный щит.

Iсщ-ощ=РУ/U· cosц; А где U-номинальное напряжение, В

cosцкоэффициент мощности осветительной нагрузки

Iсщ-ощ=15,5/0,38· 0,98=39,8А Выбранный провод проверяется по допустимому нагреву. Согласно допустимая токовая нагрузка на данное сечение составляет Iдоп=50А

Iсщ-ощ=20,4А

Окончательно принимаем четыре провода АПВ4−4ммІ

Выбор сечения проводов на участках.

Момент нагрузки на каждой группе М=У (Р· L)

где, L-расстояние от осветительного щита до светового прибора.

У-сумма мощностей входящих в группу.

М1=1,2· (80·8,7+80·12+80·15,3+80·18,6+80·21,9+80·25,2+80·28,5+80·31,8+80·35,1+80·38,4+80·41,7+80·45+80·48,3+80·51,6+80·54,9+80·58,2+80·61,5+80·64,8+80·68,1+80·71,4+80·74,7=81,9 кВт· м М2=1,2· (80·5,4+80·8,7+80·12+80·15,3+80·18,6+80·21,9+80·25,2+80·28,5+80·31,8+80·35,1+80·38,4+80·41,7+80·45+80·48,3+80·51,6+80·54,9+80·58,2+80·61,5+80·64,8+80·68,1+80·71,4=74,8 кВт· м М3=1,2· (80·2,1+80·5,4+80·8,7+80·12+80·15,3+80·18,6+80·21,9+80·25,2+80·28,5+80·31,8+80·35,1+80·38,4+80·41,7+80·45+80·48,3+80·51,6+80·54,9+80·58,2+80·61,5+80·64,8+80·68,1=68 кВт· м Допустимая потеря напряжения на группах принята 2,3%

Сечение проводов на каждой группе

S=М/С· ДU

где, Ммомент нагрузки на группе Значение коэффициента С аналогично что и при выборе сечения провода между щитами, т.к. питание осветительной нагрузки на группах осуществляется трехфазной четырехпроходной линией.

S1=81,9/50· 2,3=0,7 ммІ

S2=74,8/50· 2,3=0,6 ммІ

S3=68/50· 2,3=0,59 ммІ

На группах принимаем 4 провода АПВ (2,5) прокладываемых в трубах с сечением токоведущей жилы 2,5 ммІ выбранный провод проверяем по условию нагрева длительным расчетным током. Допустимая токовая нагрузка на выбранное сечение составляет Iдоп=30 А Определяем токи на группах, токи на всех трех группах аналогичны друг другу и поэтому рассчитываем ток одной из групп.

I=Р/Uном· cosц=6/0,38·0,8=20А Проверяем выбранный провод по условию

Iдоп=30А?Iрасч=20А Условие выполняется значит принимаем выбранный ранее провод.

Момент нагрузки между силовым и 2 осветительным щитом.

М=1,2(УР)· L; кВт· м М=6· 5,6=33,6 кВт· м Расчетное сечение.

S=М/С· ДU=33,6/50·0,2=3,3

Принимаем 4 одножильных провода АПВ с сечением токоведущей жилы 4 ммІ, дальнейший расчет тока и проверка выбранного сечения аналогична что и при расчете 1 осветительного щита, т.к. они имеют одинаковые нагрузки, значит принятый провод принимаем окончательно.

Моменты нагрузки на группах.

М1=1,2· (80·2,1+80·5,4+80·8,7+80·12+80·15,3+80·18,6+80·21,9+80·25,2+80·28,5+80·31,8+80·35,1+80·38,4+80·41,7+80·45+80·48,3+80·51,6+80·54,9+80·58,2+80·61,5+80·64,8+80·68,1=68 кВт· м М2=1,2· (80·5,4+80·8,7+80·12+80·15,3+80·18,6+80·21,9+80·25,2+80·28,5+80·31,8+80·35,1+80·38,4+80·41,7+80·45+80·48,3+80·51,6+80·54,9+80·58,2+80·61,5+80·64,8+80·68,1+80·71,4=74,8 кВт· м М3=1,2· (80·8,7+80·12+80·15,3+80·18,6+80·21,9+80·25,2+80·28,5+80·31,8+80·35,1+80·38,4+80·41,7+80·45+80·48,3+80·51,6+80·54,9+80·58,2+80·61,5+80·64,8+80·68,1+80·71,4+80·74,7=81,9 кВт· м Сечение проводов на каждой группе

S1=68/50· 2,3=0,59 ммІ

S2=74,8/50· 2,3=0,6 ммІ

S3=81,9/50· 2,3=0,7 ммІ

Значение С и ДU аналогично, что и при расчетах 1 осветительного щита.

Принимаем на группах 4 провода марки АПВ с одной жилой сечением 2,5 ммІ, дальнейший расчет токов на группах и проверка выбранного сечения по нагреву длительным расчетным током аналогично расчету на группах 1 осветительного щита, т.к. они имеют одинаковые нагрузки на группах.

Момент нагрузки между силовым и 3 осветительным щитом.

Мсщ-3ощ=(1,2· (УР)+Р)·Lсщ-ощ3; кВт· м где, 1,2· (УР) — суммарная мощность люминисцентных ламп Рсуммарная мощность ламп накаливания Мсщ-3ощ=(1,2· (40)+3360)·1=3,4 кВт· м Расчетное сечение провода между щитами.

S=Мсщ-ощ3/С· ДU=3,4/50·0,2=0,3 ммІ

Принимаем 4 одножильных провода АПВ с сечением токоведущей жилы 2,5 ммІ

Расчетный ток на вводе в осветительный щит.

I=Р/мUн· cosц=3,4/3·220·0,8=6,8 А Проверка выбранного сечения по допустимому нагреву.

Iдоп=30А?Iрасч=6,8 А Условие выполняется значит провод выбран верно.

Моменты нагрузки на группах М1=1,2· (40·1,2)+(40·3,1+300·3,1+40·3,1+200·3,9+200·5,9+40·7,9+300·7,9+200·9,4+200·11,4+200·12,4+40·11,4+40·11,4)=12,9кВт·м М2=200· 71+300·73,1+40·73,1+200·74,2+200·76,3+300·77,8+40·77,8+200·79,3=110,6кВт·м Сечение проводов на каждой группе.

S1=12,9/50· 2,3=0,1 ммІ

S2=110,6/50· 2,3=0,9 ммІ

На всех группах принимаем провод АПВ4(1· 2,5), тоесть четыре провода с сечением токоведущей жилы 2,5 ммІ способ прокладки 4 провода в трубе.

Расчетный ток на группах.

I1=1980/3· 220·0,98=3 А

I2=1480/3· 220·0,98=2,2 А (2.100)

Наибольший расчетный ток вышел в 1 группе и составил I1=3А, именно этот ток будем учитывать при проверке провода по допустимому нагреву длительным расчетным током.

Iдоп=30А?Iрасч=3А (2.101)

Условие выполняется.

Для защиты осветительной сети от токов коротких замыканий, а также для распределения электроэнергии в осветительной сети, принимаем 2 осветительных щита серии ЯРН 8501−3813 ХЛЗБП с вводным автоматом серии ВА5131 с Iн=100А и 3 автоматами на отходящих линиях серии ВА1426 с Iн=32А, выбранные щиты будут питать осветительную сеть стойлового помещения. Для питания осветительной сети остальных помещений принимаем аналогичный щит. В сумме выбрано три осветительных щита серии ЯРН 8501−3813 ХЛЗБП.

Расчет осветительной сети и осветительных установок молочного блока, электрощитовой, коридора, тамбура, компрессорной, вакуумнасосной, служебного помещения, лаборатории, моечной, лаборатории молочной, помещения для моющих средств, уборной выполнены аналогично. Результаты сведены в таблицу 2−11.

Таблица 2.11 — Выбранное световое оборудование молочного блока

Для защиты осветительной сети от токов коротких замыканий, а также для распределения электроэнергии между осветительными приборами выбиран осветительный щит ЯОУ8501 укомплектованный вводным рубильником ПВЗ-60 и 6 однополюсными автоматами ВА1426−14 с Iн=32А

2.6 Разработка силовой принципиальной схемы навозоудаления

2.6.1 Определение расхода электроэнергии на навозоудаление В предыдущих пунктах для уборки навоза на ферме был принят навозоуборочный транспортер кругового движения ТСН-160, который состоит из наклонного и горизонтального транспортера, в итоге на животноводческом комплексе для уборки навоза было принято два горизонтальных и два наклонных транспортера, на втором комплексе принято аналогичное оборудование.

Суммарная мощность установки.

УР=Nн· (Рн)+Nг·(Рг)=4·(1,5)+4·(4)=22 кВт (2.158)

где, Рн-мощность электродвигателя наклонного транспортера, в предыдущих расчетах для наклонного транспортера был выбран двигатель мощностью Рн=1,5кВт

Nн-количество наклонных транспортеров для всего животноводческого комплекса. Выбрано 4 наклонных транспортера.

Ргмощность электродвигателей горизонтального транспортера, в предыдущих расчетах для горизонтального транспортера выбран двигатель мощностью Рн=4кВт

Nгколичество горизонтальных транспортеров, для всего комплекса. выбрано 4 горизонтальных транспортера.

Годовое число часов использования нагрузки.

Тгод=365· t=365·1,2=438ч (2.159)

где 365-количество дней в году, равное количеству дней уборки навоза.

tвремя уборки навоза в сутки, в предыдущих расчетах время уборки навоза составило 1,2 часа в сутки.

Годовое потребление электроэнергии.

Wгод=УР· Тгод=22·438=9636 кВт· ч (2.160)

Стоимость потребленной электроэнергии.

СтW=Wгод· Ц=9636·1,23=11 852,2 руб (2.161)

где, ц-стоимость 1 кВт· ч для сельскохозяйственных предприятий ц=1,23 руб

2.6.2 Выбор оборудования защиты и управления навозоуборочного транспортера Выбор автоматического выключателя.

Автоматический выключатель предназначен для защиты электроустановок от токов коротких замыканий, а также для нечастых отключений и включений электроустановок вручную.

Автоматический выключатель выбирается по следующим условиям.

Uн.а.?Uн.у.

Iн.а.?Iраб

Iн.р.?Кн.р.· Iр (2.162)

Iотс.?Кн.э.· Iп где Uн.а.- номинальное напряжение, на которое рассчитан автомат, В

Uн.у.- номинальное напряжение электроустановки, В

Iн.а.- ток номинальный автомата, А

Iрабрабочий ток токоприемника.

Iн.р.- номинальный ток расцепителя, А

Iотсмгновенный ток срабатывания электромагнитного расцепителя, А

Iппусковой ток токоприемника., А Кн.р.- коэффициент надежности расцепителя Кн.р.=1,1 [6]

Кн.э.- коэффициент надежности электромагнитного расцепителя, Кн.э.=1,25 [6]

Таблица 2.12 — Технические данные на электродвигатели ТСН-160.

Рабочий ток установки.

Iраб=УI=4+4+9+9=26 А (2.163)

где УI-сумма токов электродвигателей транспортера ТСН-160

Т.к. выбирается автомат для группы электроприемников, то при выборе уставки срабатывания электромагнитного расцепителя учитывают суммарный ток токоприемников с учетом пускового тока самого мощного двигателя.

Суммарный ток токоприемников с учетом пускового тока самого мощного двигателя

Imax=УIн+Iп=4+9+4+(9· 6,5)=75,5А (2.164)

где УIн — сумма номинальных токов электродвигателей.

Iп — пусковой ток самого мощного электродвигателя, т.к. имеются два двигателя с наибольшей мощностью, то в расчет берем один из этих двигателей.

Iп=Iн· КjIп=9·6,5=58,5 А (2.165)

где КjIп — кратность пускового тока электродвигателя.

Предварительно выбираем автомат серии АК63 Iн.а.=63А Iн.р.=30А и

Iотс.=189А, проверяем выбранный автомат по условиям.

Uн.а=500 В?Uн.у.=380В

Iн.а.=63А?Iраб=22А

Iн.р.=30А?Кн.р.· Iраб=1,1·26=28,6А (2.166)

Iотс.=189А?Кн.э.· Imax=1,25·75,5=94,3А Т.к. все условия выполняются, то окончательно принимаем выбранный ранее трехполюсный автоматический выключатель серии АК63.

Таблица 2.13 Технические данные автоматического выключателя.

Выбор пусковой аппаратуры.

Для дистанционного управления асинхронными электродвигателями и другими приемниками энергии служат магнитные пускатели. Выбор магнитного пускателя производится по номинальному току токоприемника с таким условием, чтобы его контактная система была рассчитана на включение данного вида нагрузки.

Для пуска электродвигателя горизонтального транспортера выбираем магнитный пускатель серии ПМЕ122 укомплектованным тепловым реле ТРН10. Пускатель этой серии рассчитан на включение электродвигателей мощностью до 4 кВт, степень исполнения по электробезопасности IР54, выбранный пускатель нереверсивный т.к. потребности движения в разных направлениях нет [7]

Для выбора нагревательного элемента теплового реле определяем ток уставки.

Iуст=1,1Iн=1,1· 9=9,9А (2.167)

где Iн — номинальный ток электродвигателя горизонтального транспортера.

Выбираем ток нагревательного элемента Iо=10А [7]

Поправка регулятора тока уставки.

N=Iу-Iо/0,05· Iо=9,9−10/0,05·10=-0,2% (2.168)

Пускатель ПМЕ122 рассчитан на включение электроприемников с током номинальным равным 10А, ток электродвигателя горизонтального транспортера Iн=9А, следовательно, магнитный пускатель выбран верно. Для управления электроприводом горизонтального транспортера выбираем пускатель серии ПМЕ112 с тепловым реле ТРН10/10.

Для наклонного транспортера выбираем аналогичный пускатель, что и для горизонтального транспортера.

В итоге выбираем 2 магнитных пускателя ПМЕ112 с тепловым реле ТРН10/10 для управления электроприводами горизонтальных транспортеров и для управления электродвигателем наклонного транспортера принимаем пускатель серии ПМЕ112 с тепловым реле ТРН10/6

Таблица 2.14 Технические характеристики магнитного пускателя

Выбор проводов и кабелей Правильный выбор и расчет электропроводок имеет большое значение. От долговечности и надежности электропроводок зависит бесперебойность, работы электроприемников, безопасность. Расчет производим методом потерь напряжения.

Момент нагрузки между силовым и щитом управления.

М=Р· Lсщ-щу=9,5·25=237,5 кВт· м (2.171)

где Р — суммарная мощность двигателей установки, т.к. ТСН-160 имеет 2 двигателя мощностью 4 кВт, и один мощностью 1,5 кВт, то суммарная мощность составляет 9,5 кВт

Lсщщурасстояние между силовым щитом и щитом управления Сечение проводов между щитами

S=М/С· ДU=237,5/50·1,25=3,8 ммІ (2.172)

Коэффициент С при трехфазной четырехпроводной сети равняется 50, т.к. в соответствии с ПУЭ потери напряжения во внутренних электропроводках не должны превышать 2,5% то принимаем допустимую потерю напряжения между щитами 1,25% и между щитом управления и электродвигателями тоже 1,25%, в сумме ДU=2,5%

Принимаем между щитами кабель АВВГ (4· 4) допустимая токовая нагрузка на данное сечение составляет Iдоп=36А выбранный кабель проверяем по условию нагрева длительным расчетным током. Из проведенных ранее расчетов суммарный ток установки составил Iраб=22А

Iдоп=36А?Iраб=22А (2.173)

Также проверяем выбранный кабель по аппаратуре защите.

Iдоп=36А?0,66Iн.р.=0,66· 30=19,8А (2.174)

где Iн.р.-номинальный ток расцепителя автоматического выключателя Выбранный кабель проходит по всем условиям и будет прокладываться в железной трубе.

Производим выбор проводов от щита управления до электродвигателей.

Момент нагрузки между щитом управления и электродвигателем горизонтального транспортера.

М=Р· Lщуэл; кВт· м (2.175)

где Р-мощность электродвигателя горизонтального транспортера

Lщу-эл-расстояние между щитом управления и электродвигателем М=4· 15=60 кВт· м Расчетное сечение

S=М/С· ДU=60/50·1,25=0,9ммІ (2.176)

Принимаем между щитом управления и электродвигателем кабель АВВГ (4×2,5) и выбранный кабель проверяем по условиям допустимого нагрева и соотвествие аппаратуре защиты, Iдоп=28А для кабеля данного сечения.

Iдоп=28А?Iраб=9А

Iдоп=28А?0,66Iн.р.=0,66· 30=19,5 (2.177)

где Iраб — номинальный ток электродвигателя горизонтального транспортера Выбранный кабель проходит по всем двум условиям, а значит окончательно принимаем именно его.

Момент нагрузки между щитом управления и электродвигателем наклонного транспортера М=Р· L=1,5·7=10,5 кВт· м (2.178)

где Р — мощность электродвигателя наклонного транспортера.

Расчетное сечение.

S=М/С· ДU=10,5/50·1,25=0,2ммІ (2.179)

Принимаем кабель АВВГ (4×2,5) с Iдоп=28А

Iдоп=28А?Iраб=4А

Iдоп=28А?0,66Iраб=0,66· 30=19,5А (2.180)

Все условия соблюдаются, значит кабель выбран верно.

2.6.3 Разработка схемы и пульта управления В летний период ключ дистанционного управления повернут в положение 1 При нажатии кнопки SВ2 набирается цепь ФА-SА (1)-SВ1-SВ2-КК1.1-КМ1-N срабатывает магнитный пускатель КМ1, замыкаются его силовые контакты КМ1.1 и напряжение подается на двигатель наклонного транспортера, одновременно замыкаются блок контакт КМ1.2 и пускатель КМ1 становится на самоудержание, замыкается блок контакт КМ1.3 включается второй наклонный транспортер который собирает навоз идущий от горизонтального транспортера. Один наклонный транспортер монтируется как поперечный его назначение сбор навоза удущего от горизонтального транспортера второй устанавливается под наклоном и его назначение сбор навоза от 1 наклонного транспортера и последующая его подача в транспортное средство. После включения обоих наклонных транспортеров подготавливается цепь включения электродвигателя горизонтального транспортера. Включение двигателей горизонтального транспортера при отключенном наклонном транспортере невозможно, т.к. питание пускателей горизонтального транспортера осуществляется через замыкающий блок контакт пускателя, включающего наклонный транспортер. При нажатии кнопки SВ4 набирается цепь ФА-FU-SА (1)-SВ1-КМ1.4-КМ2.2-SВ3-SВ4-КК2.1-КМ3-N и параллельно КК4.1-КМ4-N срабатывают магнитные пускатели КМ3 и КМ4 замыкаются их силовые контакты КМ2.1 и КМ4.1 и напряжение подается на двигатели горизонтального транспортера одновременно замыкается блок контакт КМ2.2 и пускатели становятся на самоудержание. Отключение производится в таком порядке, сначала отключают горизонтальный транспортер, с помощью кнопки SВ3 обесточивая тем самым катушки магнитных пускателей КМ2 и КМ3 и затем через промежуток времени необходимый для освобождения наклонного транспортера от навоза кнопкой SВ1 отключают наклонный транспортер.

В зимний период ключ дистанционного управления повернут в положение 3 и питание цепей управления осуществляется через блок защиты от примерзания скребков наклонного транспортера УЗП-1 работа которого осуществляется следующим образом: при температуре окружающего воздуха выше нормы, контакт термодатчика SК замкнут, следовательно с выпрямительного моста сигнал подается через диод VD1, резистор R2 и конденсатор С1 на управляющий электрод тиристора VS, который открывается, и при нажатой кнопки SВ2 катушка магнитного пускателя КМ1 получает питание по цепи ФА-FU-SK-VD2-VD1-R1-C1-VS-VD4-SА (3)-SВ1—SВ2-КК1.1-КМ1-N дальнейшая работа также как и в летний период, за исключением того что питание цепей управления будет осуществляться через блок УЗП-1.

Когда температура воздуха ниже нормы, контакт датчика температуры SК разомкнут, тиристор VS закрыт, следовательно, включение навозоуборочного транспортера невозможно. Для обеспечения включения транспортера нужно тщательно осмотреть наклонный транспортер и освободить его от возможного примерзания и намерзания, после чего повернуть ключ дистанционного управления в положение 1 и произвести запуск установки. После окончания уборки навоза ключ дистанционного управления должен быть повернут в положение 2. Горение лампы HL1 сигнализирует о том, что с блока защиты УЗП-1 поступает питание на цепи управления.

2.7 Расчет внутренних силовых сетей В таблице приведено двойное количество технологического оборудования для 2 животноводческих комплексов. Расчет силовых сетей молочного блока производим аналогичным методом, что и при расчете осветительной сети то есть методом потерь напряжения. Силовая сеть молочного блока разбита на 4 группы.

Выбранное технологическое оборудование молочного блока

На всех отходящих группах принимаем кабель АВВГ (4×2,5) с Iдоп=28А, выбранный кабель проверяем по условию нагрева длительным расчетным током.

Во 2 группе расчетный ток превысил допустимую токовую нагрузку на выбранный кабель, поэтому увеличиваем сечение до 4 ммІ и окончательно принимаем кабель АВВГ (4×4) с Iдоп=38А Для остальных групп принимаем кабель АВВГ (4×2,5) т.к. этот кабель проходит по условию допустимого нагрева.

Выбор аппаратуры защиты и распределительного щита Т.к. предполагается выбор силового щита серии ПР8501 укомплектованного автоматами марки ВА51−31 с Iн=50А, то предварительно будем вести расчет, принимая эти автоматы, выбираем условно автомат с Iн.р.=40А и Iотс=150А Т.к. силовые распределительные щиты комплектуются автоматами одной серии, то при выборе автоматического выключателя будем учитывать самую мощную группу, а именно 2

Суммарный ток с учетом пускового тока самого мощного двигателя.

Imax=УIн+(КjIп· Iн)=2+3+(7,5·10)=80А (2.186)

Т.к. 2 двигателя имеют одинаковую мощность, то при определении суммарного тока будем учитывать пусковой ток одного из этих двигателей.

Производим проверку выбранного автомата по условиям.

Uн.а.=500 В?Uн.у.=380В

Iн.а.=50А?Iраб=30А

Iн.р.=40А?Кн.р.· Iраб=1,1·30=33А (2.187)

Iотс=150А?Кн.э.· Imax=1,25·80=100А Выбранный ранее автоматический выключатель проходит по всем условиям и окончательно на всех группах принимаем автомат серии ВА51−31 с Iн=50А

Iн.р.=40А и Iотс.=150А Определяем ток на вводе в силовой щит.

Iс=УIг=18+30+6+20=74А (2.188)

где УIг-сумма токов в группах Общий вводной ток в силовой щит

Iв=Iс+Iо=74+6,7=80,7 (2.189)

где Iоток осветительной сети, в проведенных ранее расчетах Iо=6,7А Предварительно выбираем на вводе автомат серии ВА51−33 с Iн=160А

Iотс=480А и Iн.р.=100А выбор такого автомата объясняется тем, что условно был выбран силовой щит с таким типом автомата на вводе.

Суммарный ток на вводе

Imax=УIн+(КjIп· Iн)=18+6+20+6,7+(7,5·10+7,5·10)=200,7А (2.190)

Т.к. имеются 2 самых мощных двигателя, то при расчете пускового тока на вводе будем учитывать суммарный пусковой ток этих двигателей.

Проверяем выбранный ранее автоматический выключатель по условиям.

Uн.а.=500 В?Uн.у.=380В

Iн.а.=160А?Iраб=80,7А

Iн.р.=100А?Кн.р.· Iраб=1,1·80,7=88А (2.191)

Iотс=480А?Кн.э.· Imax=1,25·200,7=250,8А Окончательно принимаем выбранный ранее автомат, т.к. он проходит по всем условиям.

Таблица 2.16 Характеристики выбранных автоматических выключателей

По таблице 2.44 принимаем распределительный силовой шкаф серии ПР8501 с номером схемы 055 с исполнением по электробезопасности со степенью защиты IР21, т.к. шкаф будет устанавливаться в электрощитовой, а это помещение сухое, укомплектован вводным автоматом ВА51−33 и шестью автоматами ВА51−31 на 4 автомата будет включена силовая нагрузка на 1 осветительная сеть и 1 автомат останется в резерве на случай включения дополнительной нагрузки.

Расчет силовой сети животноводческого комплекса.

Таблица 2.17 Выбранное оборудование животноводческого комплекса

В таблице приведено оборудование 1 животноводческого комплекса, расчет второго аналогичен и поэтому его не приводим.

Силовая сеть животноводческого комплекса разбита на 3 группы, расчет производим аналогичным методом, который использовался при расчете силовой сети молочного блока.

На всех трех группах принимаем четырехжильный кабель марки АВВГ с сечением токоведушей жилы на 1 группе 2,5 ммІ, на 2- 10 ммІ на 3- 2,5 ммІ, выбранный кабель проверяем по нагреву длительным расчетным током. Допустимая токовая нагрузка на сечение 2,5 ммІ составляет Iдоп=28А на сечение 10 ммІ Iдоп=60А.

Выбор силового щита и аппаратуры защиты.

Предварительно выбираем распределительный шкаф серии ПР8501 с автоматом на вводе ВА51−33 и 4 автоматическими выключателями серии ВА51−31 на отходящих линиях степень защиты IР21, т.к. помещение в месте установки щита сухое номер схемы 051.

Проверка выбранных автоматов по условиям (на отходящих группах принят автомат с Iн=50А Iотс=175А и Iн.р.=40А, на вводе с Iн=160А Iотс=480А и Iн.р.=150А) Проверка выбранного автоматического выключателя на вводе.

Uн.а.=500 В?Uн.у.=380В

Iн.а.=160А?Iрасч=135,8А

Iн.р.=150А?Кн.р.· Iрасч=1,1·135,8=149,3А (2.202)

Iотс.=480А?Кн.э.· Imax=1,25·216,8=271АТаблица 2.18 — Характеристика автоматических выключателей силового щита

Установленная мощность всего комплекса, кВт.

Руст=Рж+Рм; (2.203)

где, Ржсуммарная мощность обоих животноводческих комплексов.

Рммощность молочного блока.

Руст=105+35=140 кВт Мощность молочного блока.

Рм=Рс+Ро=32,5+2,5=35 кВт (2.204)

где, Рсмощность силовой сети Ромощность осветительной сети Рс=УР=8+2,2+9+1,2+3,4+8+0,74=32,5 кВт (2.205)

где, УРсумма мощностей силовой цепи Мощность 1 животноводческого комплекса.

Рж=Рс+Ро=37+15,5=52,5 кВт (2.206)

Рс=1,5+1,5+4+4+1,5+1,5+24=37 кВт Ро=15,5 кВт

3 Расчет графиков нагрузки Графики нагрузки составляются для того, чтобы наглядно иметь представление о пиках нагрузки, а также чтобы подсчитать потребление и стоимость годовой потребленной электроэнергии. При составлении графиков нагрузок будет учитываться весь животноводческий комплекс, включая молочный блок. Графики нагрузки будут составляться для летнего и зимнего периодов.

Для летнего периода будем учитывать следующие условия: вентиляция в летний период осуществляется за счет естественного проветривания, и поэтому расход энергии на вентилятор и калорифер будет равняться нулю, т.к. в летнее время коровы пасутся на пастбищах, то уборка навоза будет производиться 1 раз в сутки. Для составления графиков нагрузок заносим время работы технологического оборудования в таблицу.

Таблица 3.1 — Интервалы и время работы технологического оборудования в летний период

Освещение в летнее время почти не используется за исключением освещения во время вечернего доения и дежурного освещения. Суммарная мощность дежурного освещения Рд=1,6 кВт. Также при составлении графиков нагрузки будем считать, что в дневное время помимо производственной нагрузки включается дополнительная нагрузка затрачиваемая на бытовые нужды которая примерно составляет порядка 5 кВт. Т.к. молоко реализуется предприятием в дневное время, а доение происходит утром и вечером то будем считать, что в ночное время будет помимо освещения включена холодильная машина с интервалом работы 25 минут в час.

В зимнее время интервалы работы технологического оборудования аналогично летнему периоду за исключением навозоуборочных транспортеров, работа которых составляет 4 раза в сутки. Также в зимнее время приточный воздух с улицы подается вентилятором на калорифер где он прогревается и затем подается в верхнею зону помещений, т.к. из проведенных ранее расчетах требуемая подача воздуха равнялась 12 000 мі, а подача воздуха выбранных вентиляторов в сумме равняется 12 000 мі, то будем считать что вентиляционная система в зимнее время будет постоянно работать.

Таблица 3.2 Интервалы и время работы технологического оборудования в зимний период.

Также сводим в таблицу время работы освещения в летний и зимний период.

Таблица 3.3 — Интервалы и время работы осветительной сети

Дежурное освещение в летний и зимний период включено постоянно и его мощность составляет 1,6 кВт. Графики нагрузки в зимний и летний период приведены ниже.

Определяем годовое потребление электроэнергии для технологического оборудования.

Wгод=Р· ((t·165)+(t·200))

где, Рноминальная мощность установки, кВт

tвремя работы установки,

165-количество летних дней

200-количество зимних дней.

Годовое потребление электроэнергии для навозоуборочного транспортера.

Wгод=22· ((0,6·165)+(1,2·200))=7458 кВт· ч Годовое потребление энергии доильной установкой.

Wгод=8· ((4,2·165)+(4,2·200))=12 264 кВт· ч Годовое потребление электроэнергии танком охладителем.

Wгод=8· ((6,5·165)+(6,5·200))=18 980 кВт· ч Годовое потребление электроэнергии холодильной установкой.

Wгод=6,8· ((10,2·165)+(10,2·200))=25 316,4 кВт· ч Определяем годовое потребление электроэнергии на вентиляцию воздуха.

Wгод=54· (24·200)=259 200 кВт· ч Годовое потребление электроэнергии на освещение.

Потребление электроэнергии на дежурное освещение.

Wгод=1,6· (24·365)=14 016 кВт· ч Годовое потребление электроэнергии на рабочее освещение.

Wгод=18· ((1,1·165)+(7,15·165))=29 007 кВт· ч Годовое потребление на различные вспомагательные нужды.

Wгод=5· (8·264)=10 560 кВт· ч где, 264- среднее количество рабочих дней в году.

Общее потребление электроэнергии.

Wобщ=УРWгод=7458+12 264+18980+25 316,4+259 200+14016+29 007+10560=376 801 кВт· ч Стоимость потребленной электроэнергии.

СтW=Wобщ· Ц=376 801·1,3=489 841,3 руб где, Ццена одного кВт· ч

4 Выбор трансформаторной подстанции, расчет наружных сетей Расчет перспективных нагрузок.

Для проектирования подстанции необходимо знать нагрузки. Расчетные нагрузки линий 10 кВ и трансформаторных подстанций 10/0,4 определяется суммированием максимальных нагрузок на вводе к потребителям с учетом коэффициента одновременности.

Таблица 4.1 Установленная мощность потребителей

Определяем установленную мощность потребителей с учетом коэффициента одновременности в дневной максимум.

Р=Руст· Ко·Кд где, Рустустановленная мощность потребителя, кВт Кокоэффициент одновременности Кдкоэффициент дневного максимума. (Кд=0,8 стр. 67 (л-1))

Мощность гаража Рг=15· 0,6·0,8=7,2 кВт Мощность вентсанпропускника Рв=10· 0,8·0,8=6,4 кВт Мощность вентпункта Рве=4,7· 0,8·0,8=3 кВт Мощность артскважины Ра=16,5· 1·0,8=13,2 кВт Мощность резервной артскважины Рра=2,7· 0,3·0,8=0,6 кВт Мощность родильного отделения Рр=50· 0,9·0,8=36 кВт Мощность животноводческого комплекса N1

Рж=52,5· 0,7·0.8=37 кВт Мощность животноводческого комплекса N2

Рж2=52,5· 0,7·0,8=37 кВт Мощность молочного блока Рм=35· 0,8·0,8=22,4 кВт Мощность котельной.

Рк=30· 0,9·0,8=21,6 кВт Суммарная нагрузка в дневной максимум.

Рд=УР=7,2+6,4+3+13,2+0,6+36+37+37+22,4+21,6=184 кВт где, УРсумма мощностей Полная мощность в дневной максимум

S=Рд/cosц=184/0,8=230 кВА Определяем активную мощность потребителей в вечерний максимум.

Рв=Руст· Ко·Кв

где, Квкоэффициент вечернего максимума Кв=0,7

Уличное освещение Ру=12· 1·0,7=8,4 кВт Мощность арсткважины Ра=16,5· 1·0,7=11,5 кВт Мощность резервной артскважины Рра=2,7· 0,3·0,8=0,6 кВт Мощность родильного отделения Рр=50· 0,9·0,7=31,5 кВт Мощность животноводческого комплекса N1

Рж1=52,5· 0,7·0,7=32,4 кВт Мощность животноводческого комплекса N2

Рж2=52,5· 0,7·0,7=32,4 кВт Мощность молочного блока Рм=35· 0,8·0,7=19,6 кВт Мощность котельной Рк=30· 0,9·0,7=18,9 кВт Суммарная нагрузка в вечерний максимум.

Рв=8,4+11,5+0,6+31,5+32,4+32,4+19,6+18,9=145,3 кВт Полная вечерняя нагрузка.

Sв=Рв/cosц=145,3/0,8=181,6 кВА Силовой трансформатор выбираем с учетом максимальной нагрузки потребителя, максимальная нагрузка вышла в дневной максимум и составила 230 кВА Рд=230 кВА>Рв=181,6 кВА и поэтому принимаем силовой трансформатор с учетом дневного максимума.

Трансформатор выбираем согласно соотношению.

Sн?Sрасч

где, Sнноминальная мощность трансформатора, кВА

Sрасчрасчетная мощность, кВА Выбираем силовой трансформатор ТМ-250 с Sн=250 кВА

Sн=250 кВА? Sрасч=230 кВА условие выполняется значит трансформатор выбран верно.

Таблица 4.2. Технические характеристики силового трансформатора.

Расчет линии 10 кВ

Электрический расчет ВЛ-10 кВ производится с целью выбора марки и сечения провода. Расчет производим по экономической плотности тока.

Максимальный ток участка в дневной и вечерний максимум.

Iд=Sд/v3· Uн=230/1,73·10=12.2А

Iв=Sв/v3· Uн=181,6/1,73·10=10,4А где, Uнноминальное напряжение с высокой стороны.

Провод выбирают по наибольшему максимуму. Экономическую плотность тока определяют по таблице 22.4 (л-7) в зависимости от времени использования максимальной мощности выбираем jэ=1,1

Расчетное сечение.

Fэ=Imax/jэ=13,2/1,1=12ммІ

где, Imaxмаксимальный ток на вводе.

Принимаем сечение провода согласно 3 климатическому району которая согласно ПУЭ для ВЛ-10кВ должно быть не менее 50 ммІ при наличии стальной жилы и 70 ммІ без стальной жилы, принимаем провод АС-50 с Iдоп=210 А: Rо=0,6Ом/км, Xо=0,38Ом/км Выбранный провод проверяем по условию нагрева длительным расчетным током

Iдоп=210А?Iрасч=13,2А Условие выполняется значит провод не будет нагреваться.

Определяем потери напряжения в линии.

ДUрасч=(Р· Ro+Q·Xо)l/Uн=(184·0,6+161,9·0,38)10/10=171 В где, Рактивная мощность, кВт

Rоактивное сопротивление линии, Ом/км

Xореактивное сопротивление линии, Ом/км

lдлина линии 10 кВ

Uнноминальное напряжение, кВ Определяем реактивную мощность по формуле приведенной ниже.

Q=Р· tgц=184·0,88=161,9 квар где, tgцкоэффициент реактивной мощности

tgц=sinц/cosц=0,66/0,75=0,88

sinц=0,66 стр. 56 (л-7)

Потеря напряжения в %

ДU%расч=ДUрасч/Uн· 100%=171/10 000=0,1%

Расчет линии 0,4 кВ Расчет производим методом экономических интервалов начиная расчет с самого удаленного участка.

Расчет производится по следующим формулам.

Мощность на участке Руч=УР· Ко где УРсумма мощностей участка Кокоэффициент одновременности зависящий от числа потребителей.

Полная мощность участка

Sуч=Руч/cosц где cosцкоэффициент мощности Эквивалентная мощность.

Sэкв=Sуч· Кд где Кдкоэффициент динамики, Кд=0,7 стр. 56 (л-7)

Расчет мощностей на участках От подстанции отходит 3 питающих линий 0,4 кВ, расчет 1 отходящей линии.

Участок 1−2

Р1−2=Р2=4,7 кВт

Sуч=4,7/0,8=5,8 кВА

Sэкв=5,8· 0,7=4,1 кВА Участок 0−1

Руч=(Р1+Р2)· Ко=(10+4,7)·0,9=13,2 кВт

Sуч=13,2/0,8=16,5 кВА

Sэкв=16,5· 0,7=11,5 кВА Участок 4−7

Р4−7=Р7=30 кВт

Sуч=30/0,8=37,5 кВА

Sэкв=37,5· 0,7=26,2 кВА Участок 5−6

Р5−6=Р6=2,7 кВт

Sуч=2,7/0,8=3,3 кВА

Sэкв=3,3· 0,7=2,3 кВА Участок 4−5

Р4−5=(Р5−6+Р6)· Ко=(2,7+16,5)·0,9=17,2 кВт

Sуч=17,2/0,8=21,6 кВА

Sэкв=21,6· 0,7=15,1 кВА Участок 3−4

Р3−4=(Р4−5+Р4−7)· Ко=(17,2+30)·0,9=42,4 кВт

Sуч=42,4/0,8=53,1 кВА

Sэкв=53,1· 0,7=37,1 кВА Участок 0−3

Р0−3=(Р3+Р3−4)· Ко=(15+42,4)·0,9=51,6 кВт

Sуч=51,6/0,8=64,5 кВА

Sэкв=64,5· 0,7=45,2 кВА Участок А-0

РА-0=(Р0−1+Р0−3)· Ко=(13,2+51,6)·0,9=58,3 кВт

Sуч=58,3/0,8=72,9 кВА

Sэкв=72,9· 0,7=51 кВА Провод выбирается по эквивалентной мощности с учетом климатического района, выбираем провод А-35 который может выдерживать нагрузку до 1035 кВА и ДUтабл=0,876, наибольшая эквивалентная мощность вышла на участке А-0 и составила 51 кВА

Sпров=1035кВА?Sэкв=51кВА Согласно этому условию выбранный провод выдерживает расчетную нагрузку и окончательно принимаем именно его.

Проверка выбранного провода на потери напряжения, для этого находим потери напряжения на всех участках.

Uуч=Uтабл· Sуч·Lуч·10

где, Uтаблтабличные потери напряжения выбираются в зависимости от марки провода (Uтабл=0,876 стр. 36 (л-7)

Lучдлина участка, м

U1−2=0,876· 5,8·140·10=0,6%

U0−1=0,876· 16,5·85·10=1,2%

U4−7=0,876· 37,5·35·10=1,1%

U5−6=0,876· 3,3·20·10=0,02%

U4−5=0,876· 21,6·15·10=0,2%

U3−4=0,876· 53,1·45·10=2%

U0−3=0,876· 64,5·40·10=2,2%

UА-0=0,876· 72,9·3·10=0,19%

Производим суммирование потерь напряжения на участке А-2 и А-7

UА-2=U1−2+U0−1+UА-0=0,6+1,2+0,19=1,9%

UА-7=UА-0+U4−7+U5−6+U4−5+U3−4+U0−3=0,19+1,1+0,02+0,2+2+2,2=5,7%

Согласно ПУЭ допустимая потеря напряжения на ВЛ-0,4кВ составляет 6% наибольшая потеря напряжения вышла на участке А-7 и составила 5,7% что удовлетворяет требованию ПУЭ и поэтому окончательно принимаем на всех участках провод марки А-35

Расчет токов коротких замыканий Расчет производим методом именованных величин, этим методом пользуются при расчетах токов коротких замыканий (к.з.) с одной ступенью напряжения, а также в сетях напряжением 380/220 В. В последнем случае учитывают: активное и реактивное сопротивление элементов схемы, сопротивление контактных поверхностей коммутационных аппаратов, сопротивление основных элементов сетисиловых трансформаторов, линий электропередачи. Напряжение, подведенное к силовому трансформатору, считают неизменным и равным номинальному. Расчетная схема электроснабжения и схема замещения будет приведена ниже.

Сопротивление силового трансформатора 10/0,4 кВ

Zт=Uк.з.· UІном/(100·Sном.т.)=4,5·0,4І·10і/(100·250)=29 Ом где, Uк.з.- напряжение короткого замыкания, в предыдущих расчетах был выбран силовой трансформатор с Uк. з=4,5%

Uномноминальное напряжение с низкой стороны, кВ

Sномноминальная мощность силового трансформатора, кВА Трехфазный ток к.з. в точке К1

Iк1=Uном/(v3· (Zт+Zа))=400/(1,73·(29+15)=4,71 кА где, Zасопротивление контактных поверхностей коммутационных аппаратов принимают равным 15 Ом стр. 34 [7]

Находим сопротивление первой отходящей линии ВЛ N1

Индуктивное сопротивление линии Хл=Хо· l=0,35·380=133 Ом где Хоиндуктивное сопротивление провода, для провода марки А-35 Хо=0,35 Ом/м

lдлина линии, м Активное сопротивление линии

Rл=Rо· l=0,85·380=323 Ом где Rоактивное сопротивление провода, для провода марки А-35 Rо=0,59 Ом/м Результирующее сопротивление

Zрез=v (Хл)І+(Rл)І=v (133)І+(323)І=349 Ом Сопротивление второй отходящей линии, длина линии l=80м Индуктивное сопротивление линии Хл=0,35· 80=28 Ом Активное сопротивление линии

Rл=0,85· 80=68 Ом Результирующее сопротивление.

Zрез=v (28)І+(68)І=73,5 Ом Выбор оборудования на питающую подстанцию.

Выбор автоматических выключателей на отходящих линиях.

Автоматические выключатели предназначены для автоматического отключения электрических цепей при коротких замыканий или ненормальных режимах работы, а также для нечастых оперативных включений и отключений. Автоматические выключатели выбираются по следующим условиям.

Uн.а?Uн.у.

Iн.а?Iн.у.

Iн.р.?Кн.т.· Iраб

Iпред.отк.?Iк.з.

где Uн.а.- номинальное напряжение автомата

Uн.у.- номинальное напряжение установки

Iн.а.- номинальный ток автомата

Iн.у.- номинальный ток установки

Iрабноминальный или рабочий ток установки.

Кн.т.- коэффициент надежности расцепителя.

Iпред.окл.- максимальный ток короткого замыкания который автомат может отключить без повреждения контактной системы

Iк.з.- максимально возможный ток короткого замыкания в месте установки автомата.

Выбор автомата для первой отходящей линии.

Рабочий ток линии

Iраб=S/v3· Uн=65,2/1,73·0.4=94,4 А где, Sполная мощность первой линии, из предыдущих расчетов Sл=65,2 кВА Определяем рабочий ток с учетом коэффициента теплового расцепителя Кн.т.· Iраб=1,1·94,4=103,8

Принимаем для первой питающей линии автомат серии А3710Б с Iн=160 А Iн.р.=120 А и Iпред. отк=32 кА

Uн.а.=440 В?Uн.у.=380В

Iн.а.=160А?Iраб=94,4А

Iпред.откл=32А?Iк.з.=0,61кА

Максимальный ток короткого замыкания взят из предыдущих расчетах.

Все условия выполняются, значит автомат выбран верно.

Таблица 4.3 — Технические данные выбранных автоматических выключателей.

Выбор трансформатора тока.

Выбор трансформатора тока сводится к сравнению тока в первичной цепи к току в форсированном режиме.

Номинальный первичный ток.

Iн1=Sн.т./v3· Uн=250/1,73·0,4=362,3 А где, Sн.т.- номинальная мощность выбранного трансформатора

Uнноминальное напряжение с низкой стороны.

Ток в цепи в форсированном режиме.

Iраб.фор.=1,2· 362,3=434,7 А Выбираем трансформатор тока серии ТК-20 у которого Uном=660 В Iном=400А стр 112 (л-6)

I1=500А?Iраб.фор.=434,7А

У выбранного трансформатора тока выполняется условие выбора.

Выбор рубильника.

Рубильник предназначен для нечастых включений и отключений вручную электроустановок до 660 В. Выбор рубильника сводится к сравнению рабочего тока электроустановки к номинальному току, на которое рассчитана его контактная система. Из предыдущих расчетах Iраб=362,3А Принимаем рубильник серии Р34 с Iн=400 А стр. 112 (л-7)

Iн.руб=400А?Iраб=362,3А Условие выполняется.

Выбор оборудования с высокой стороны.

Выбор предохранителя с высокой стороны.

Высоковольтные предохранители в схемах электроснабжения потребителей применяют в основном для защиты силовых трансформаторов от токов коротких замыканий.

Ток номинальный трансформатора с высокой стороны.

Iн.тр.=Sн.тр./v3· Uн=250/1,73·10=14,4 А где, Sн.тр.- номинальная мощность силового трансформатора

Uнноминальное напряжение с высокой стороны По номинальному току трансформатора выбираем плавкую вставку, обеспечивающую отстройку от бросков намагничивающего тока трансформатора.

Iв=(2…3)Iн.тр.=2,5· 14,4=36 А Выбираем предохранитель ПК-10/40 с плавкой вставкой на 40 А стр45

Выбор разъединителя Разъединитель предназначен для включения и отключения электрических цепей под напряжением, но без нагрузки, а также он создает видимый разрыв. Выбор разъединителя производится по следующим условиям.

Uн.р.?Uн.у

Iн.р.?Iраб где, Uн.р.- номинальное напряжение разъединителя

Uн.уноминальное напряжение установки

Iн.р.- ток номинальный разъединителя

Iрабмаксимальный рабочий ток.

Из предыдущих расчетах Iраб=13,2 А, номинальное напряжение с высокой стороны Uн.у.=10 кВ Принимаем разъединитель РЛН-10/200 с Iн.р.=200А и Uн.р.=10 кВ Проверка выбранного разъединителя по условиям.

Uн.р.=10кВ?Uн.у.=10кВ

Iн.р.=200А?Iраб=13,2А Все условия выполняются.

Таблица 4.5 — Данные разъединителя заносим в таблицу.

Выбор разрядников с высокой и низкой стороны.

Защиту элементов электроустановки от перенапряжений осуществляют при помощи вентильных разрядников. С высокой стороны выбираем разрядник типа РВО-10 разрядник вентильный облегченной конструкции, наибольшее допустимое напряжение U=12,7 кВ, пробивное напряжение при частоте 50 Гц не менее 26 кВ. Со стороны 0,4 кВ принимаем вентильный разрядник типа РВН-0,5 стр. 65 [7]

Расчет заземляющих устройств.

Подстанция питающая ферму расположена в 3 климатической зоне, от трансформаторной подстанции отходят 3 воздушные линии (В.Л.) на которых в соответствии с ПУЭ намечено выполнить 6 повторных заземлений нулевого провода. Удельное сопротивление грунта с0=120 Ом. Заземляющий контур в виде прямоугольного четырехугольника выполняют путем заложения в грунт вертикальных стальных стержней длиной 5 метров и диаметром 12 мм, соединенных между собой стальной полосой 40· 4 мм. Глубина заложения стержней 0,8 м полосы 0,9 м.

Расчетное сопротивление грунта стержней заземлителей.

Ррасч=Кс· К1·с0=1,15·1,1·120=152 Ом· м где, Кскоэффициент сезонности принимают в зависимости от климатической зоны, Кс=1,15 табл.27.1 [8]

К1- коэффициент учитывающий состояние грунта при измерении К1=1,1 таблица 27.3 [8]

Сопротивление вертикального заземлителя из круглой стали.

Rв=0,366· расч (2·l/lgd+0,5lg·(4hср+l/4hср-l))/l=0,366·152(2·5/lg0,012 +0,5lg· (4·3,3+5/4·3,3−5))/5=31,2 Ом где dдиаметр стержня

lдлина электрода

hглубина заложения, равная расстоянию от поверхности земли до середины трубы или стержня.

Сопротивление повторного заземлителя Rп.з. не должно превышать 30 Ом при с=100 Ом· м и ниже. При с>100 Ом· м допускают применять

Rп.з.=30с/100=30· 152/100=45 Ом Для повторного заземления принимаем один стержень длиной 5 м и диаметром 12 мм, сопротивление которого 34,5Ом<45Ом Общее сопротивление всех 6 повторных заземлителей.

rп.з.=Rп.з./n=31,2/6=5,2 Ом где, Rп.з.- сопротивление одного повторного заземления

nчисло стержней Расчетное сопротивление заземления в нейтрали трансформатора с учетом повторных заземлений.

rиск=rз· rп.з./(rп.з.-rз)=4·5,2/(5,2−4)=17,3 Ом где, rзсопротивление заземлителей.

В соответствии с ПУЭ сопротивление заземляющего устройства при присоединении к нему электрооборудования напряжением до и выше 1000 В не должно быть более 10 Ом.

rиск=125/8=15,6 Ом Принимаем для расчета наименьшее из этих значений rиск=10 Ом Определяем теоретическое число стержней.

nт=Rв/rиск=31,2/10=3,12

Принимаем 4 стержня и располагаем их в грунте на расстоянии 5 м один от другого.

Длина полосы связи.

lr=а· n=5·4=20 м Сопротивление полосы связи.

Rп=0,366· срасч·lg[2lІ/(d·n)]/l=0,366·300·lg[2−20І/0,04·82]/20=24,2 Ом срасч=2,5· 1·120=300 Ом таблица 27.2 и 27.9. При n=4 а/l=5/5=1 зв=0,69 и зг=0,44.

Действительное число стержней.

nд=Rв· зг[1/(rиск·зг)-1/Rп]зв=31,2·0,45[1/(10·0,45)-1/24,2]·0,69=3,5

Принимаем для монтажа nт=nд=4 стержня и проводим проверочный расчет.

Действительное сопротивление искусственного заземления.

rиск=Rв· Rп/(Rп·n·зв+Rв·зп)=31,2·34,2/(21,2·4·0,69+31,2·0,45)=9,4Ом<10Ом Сопротивление заземляющего устройства с учетом повторных заземлений нулевого провода.

rрасч=rиск· rп.з./(rиск+rп.з.)=9,4·5,2/(9,4+5,2)=34,2

5 Особенности работы электрооборудования системы навозоудаления Электрооборудование навозоуборочного транспортера работает в окружающей среде, параметры которой значительно отклоняются от установленных норм для электродвигателей и аппаратуры управления. К таким параметрам относят: влажность, загазованность, запыленность и резкие колебания температуры воздуха в течении суток. В животноводческом помещении где находится навозоуборочный транспортер наблюдается повышение влажности воздуха, концентрация углекислого газа, аммиака, сероводорода, при значительных колебаниях температуры. Совокупное действие этих факторов вызывает увлажнение и постепенное разрушение изоляции со снижением сопротивления и повышением утечки тока на корпус. Особенно вредно это воздействие на электродвигатель, когда он не работает и его обмотка не нагревается и не подсушивается или когда он работает малое число в сутки, что характерно для электродвигателей навозоуборочного транспортера.

Влажная, содержащая агрессивные газы воздушная среда стойлового помещения вызывает коррозию электрических контактов и конструктивных элементов электрических машин и аппаратов. Вследствие этого увеличивается переходное сопротивление контактов, повышается их нагрев, что способствует еще большей коррозии и следовательно, нарушению электрического контакта. Из-за коррозии ослабляется упругость пружин электрических пускателей, что служит причиной нарушения их работы. Коррозия крепежных деталей затрудняет разборку оборудования. Для увеличения срока службы электроаппаратуры навозоуборочного транспортера щит управления с пускозащитной аппаратурой выбирается со степенью защиты IР 54, провода и кабели для питания силовых и цепей управления прокладываются в трубах.

Навозоуборочный транспортер ТСН-160 имеет значительную протяженность доходящую до десятков метров имеет большое число рабочих деталей с движущимися трущимися поверхностями, трущиеся элементы подвержены износу, заклиниванию создавая тем самым аварийные режимы для приводных электродвигателей. Бывают случаи, когда движущиеся наружные части наклонных транспортеров примерзают к неподвижным элементам конструкции, и вследствие этого надо тщательно выбирать и настраивать защиту электродвигателей, в противном случае электродвигатели будут часто выходить из строя.

Исследования показали, что срок службы электрооборудования в условиях сельского хозяйства сокращается в несколько раз. Поэтому для навозоуборочного транспортера, который находится в помещении с повышенной влажностью целесообразно выбирать электродвигатели и аппаратуру управления сельскохозяйственного назначения (закрытые с химовлагостойкой изоляцией обмоток)

6 Безопасность жизнедеятельности на производстве Многочисленные случаи травматизма, связанные с электрическим током, бывают вызваны различными причинами. Основные из них следующие: нарушение правил электробезопасности в охранной зоне линии электропередачи, а также при устранении неисправностей на подстанциях и в распределительных щитах, при эксплуатации передвижных машин на зернотоках и оборудования на животноводческих фермах, нарушение технологии монтажа и демонтажа электроустановок, замена электроламп под напряжением, использование неисправного инструмента и т. д.

Основные правила электробезопасности должны знать прежде всего электромонтеры, механизаторы, разнорабочие, а также представители других профессий, связанные с электричеством непосредственно или косвенно.

Животноводческая ферма крупно рогатого скота запитана от трансформаторной подстанции с глухозаземленной нейтралью. Сеть выполнена четурехпроводой.

Нулевой провод повторно заземляется в конце линии при вводе в здание. От опоры до распределительного щита прокладывается кабель.

Ферма относится к помещениям с особой опасностью поражения электрическим током, которые характеризуются наличием:

— токоведущих частей оборудования

— токоведущих полов

— токопроводящих стен и потолков На ферме необходимо предусматривать повторное заземление нулевого провода при вводе в здание. Согласно правил устройства электроустановок (ПУЭ) металлические части всех станков и оборудования, способные оказаться под напряжением заземляются.

Мероприятия по производственной санитарии и технике безопасности.

Производственные помещения фермы должны удовлетворять требованием СНИП и санитарным нормам проектирования промышленных предприятий. Производственная санитария обеспечивает санитарно гигиенические условия труда, сохраняет условия частичной безопасности работ, сохраняет здоровье трудящихся на производстве способствует повышению производительности труда.

Помещение для обслуживающего персонала оборудуют отоплением и водопроводом. Отопление предусмотрено от котельной, которая находится недалеко от фермы

Водоснабжение производится от водонапорной башни.

Гигиенические нормативы и параметры микроклимата определены ГОСТ 12.1005−88. Для обеспечения благоприятных условий работы нормированная освещенность принята согласно СНИП-11−4-90 и отраслевым нормам. Из индивидуальных средств защиты предусмотрены диэлектрические перчатки, диэлектрические калоши, диэлектрические коврики, а также инструмент с изолирующими ручками.

Таблица 6.1 — Анализ состояния производственного травматизма в совхозе.

6.1 Защитные меры в электроустановках

Проектом предусмотрено, что все щиты: силовые, управления и осветительные размещены в специально отведенном месте. Для защиты людей от случайных прикосновений в момент включения электроустановок вся пускозащитная аппаратура применяется закрытого типа. Силовые шкафы запираются на замок.

Электрическая изоляция токоведущих частей электроустановок является важным фактором безопасности людей, поэтому периодически проводится контроль состояния изоляции.

На ферме применяется переносной электроинструмент и переносной источник освещениясветильник. Учитывая, то что помещения фермы с повышенной опасностью поражения электрическим током, при использовании переносного электрического инструмента предусмотрено пользования изолирующими защитными средствами (диэлектрический коврик, калоши и перчатки). Питание переносного электроинструмента осуществляется через гибкий кабель.

Инструменты подключаются к сети через штепсельную розетку с заземляющим контактом (штырьком). Устройство розетки имеет конструкцию исключающую ошибочное включение заземляющего контакта в гнездо имеющее напряжение.

Предусмотрено не реже одного раза в месяц проверка мегаомметром изоляцию ручного электроинструмента, а также проверка отсутствия обрыва заземляющей жилы. Линия 0,4 кВ питающая ферму выполняется проводом одинакового сечения. В трехфазных четырехпроводных сетях до 1000 В с глухозаземленной нейтралью применяется зануление с повторным заземлением.

6.2 Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях Атмосферное электричество проявляется в виде разрядов молний. Прямой удар молнии в здание может поражать не только людей и животных, но и вызвать пожары и взрывы, разрушение каменных и бетонных сооружений, расщеплять деревянные опоры воздушных линий и повреждать изоляцию.

Согласно инструкции РД 33.21.122−87 расположенные в сельской местности небольшие строения с неметаллической кровлей, принадлежащих к 3 категории подлежат защите от прямых ударов молний одним из упрошенных методов.

Согласно ПУЭ животноводческая ферма СПК «Садовод» находится на территории со среднегодовой продолжительностью гроз от 20 до 40 часов.

Ожидаемое количество поражений молний в год.

N=(В+3· hx)·(l+3·hx)·n/10=(21+3·6,64)·(75+3·6,64)·2,5/10=0,0097 ударов в год где, Вширина защищаемого здания, В=21 м

lдлина здания, l=75м

hxвысота до крыши здания, hx=6,64 м

nсреднее число поражений молний 1 кмІ земной поверхности в год в месте расположения здания, n=2,5

Защита производится двойным стержневым молниеотводом, состоящим из двух стержневых молниеотводов одинаковой высоты, стоящих друг от друга на расстоянии L, высотой hx?6,64 м. При L>hx высота зоны защиты hс в середине между молниеотводами.

hс=h0-(0,17+3· 10·h)·(L-h)=17-(0,17+3·10·20)·(30−20)=9,3 м

h0- зона защиты молниеотвода, м

h0=0,85· h=0,85·20=17м где, hвысота молниеотвода, h=20м Ширина зоны защиты 2rc на уровне земли в середине между молниеотводами.

2· rc=2r0

Ширина зоны защиты 2rc, x на высоте hx в середине между молниеотводами при L>h

2· rc, x=2·r0·hc-hx/hc

где, r0-половина ширины зоны защиты

r0=(1,1−0,002· h)·h=(1,1−0,002·20)·20=21,2 м Радиус зоны защиты торцевых областей на высоте hx

rx=(1,1−0,002· h)·(h-hx/0,85)=(1,1−0,002·20)·(20−6,64/0,85)=12,8 м

2rcx=2· 21,2·9,3−6,64/9,3=12,1 м

6.3 Пожарная безопасность Большой урон предприятиям наносят пожары. Возникновение и распространение пожаров, как показывает статистика, в основном зависит от того, насколько правильно выполнены пожарно-профилактические мероприятия.

В целях профилактической работы в части обеспечения пожарной безопасности, на предприятии назначаются приказом ответственные сотрудники. Ответственность за противопожарную безопасность на предприятии возлагается на начальника.

При поступлении на работу проводится инструктаж по технике пожарной безопасности с обязательной отметкой в журнале инструктажа.

Согласно нормам НПБ 105−95 «Определение категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности» определяется категория пожароопасности (например: В2). В кабинетах здания находятся твёрдые горючие и трудногорючие вещества и материалы (столы, стулья, шкафы, бумага, оргтехника). Построено здание из сборных железобетонных плит и согласно нормам имеет 2-ю степень огнестойкости.

На крыше здания установлен молниеотвод высотой 2,5 метра, имеющий заземление.

На предприятии имеется система внутреннего противопожарного водоснабжения. Пожарные краны расположены так, чтобы каждая точка пространства внутри здания могла орошаться струёй воды не менее 5 литров в секунду.

Краны расположены на площадках отапливаемых лестничных клеток на противопожарном трубопроводе в пожарных шкафах. К кранам подсоединены пожарные рукава длиной до 20 метров. Проверка работоспособности противопожарного водоснабжения осуществляется два раза в год. В помещении существует автоматическая система извещения в виде датчиков, срабатывающих на дым и температуру.

Первичные средства пожаротушения — огнетушители ОХВП-10 и ИОПУ-10 (порошково-углекислотные) расположены на расстоянии не менее 1,2 м от проёма двери и не более 1,5 м от уровня пола. (НПБ 166−97. Пожарная техника. Огнетушители. Требования к эксплуатации).

Огнетушитель ОХВП-10 предназначен для тушения пожаров и загораний твёрдых веществ и легковоспламеняющихся жидкостей. Исключается применение их для тушения горящих щелочных металлов и электроустановок, находящихся под напряжением.

Углекислотные огнетушители применяются для тушения веществ и материалов особенно там, где хранятся ценные бумаги и материалы. Он не содержит воды и не причиняет вреда материалам и оборудованию, в том числе находящимся под напряжением.

Порошковые огнетушители предназначены для тушения загораний легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, щелочных металлов, электроустановок, находящихся под напряжением. В качестве огнетушащего заряда применяют порошки на основе кальцинированной соды с добавлением талька и других примесей.

На стене в видных местах расположены планы эвакуации при пожаре и схемы инструкции по пользованию огнетушителями.

При пожаре немедленно принимаются меры к эвакуации персонала и тушению пожара. По телефону вызывается пожарная команда. Для оповещения рабочих и служащих предприятия имеется внутренняя система оповещения, которая также может использоваться как система оповещения гражданской обороны.

Наружное противопожарное водоснабжение. На расстоянии 10 метров от здания находится пожарный гидрант ПГ-14, на расстоянии 30 метров — ПГ-19, что соответствует требованиям СНиП 2.04.01−85.

Для предотвращения и ликвидации возможных пожаров предусмотрены режимные, организационные и технические мероприятия.

Режимные мероприятия:

— на каждом этаже выделены места для курения — по одному на каждый этаж;

— на каждом этаже есть планы эвакуации на случай пожара, в которых отражены мероприятия по ликвидации пожаров и загораний в случае их возникновения;

— на каждом этаже зданий имеется по одному стенду с наглядной противопожарной агитацией, на которых размещены плакаты с противопожарной информацией. Рядом с дверными проёмами находятся указательные знаки эвакуационных выходов;

— определён порядок обесточивания электрооборудования в случае пожара и по окончанию работы.

Организационные мероприятия включают в себя:

— проведение инструктажей; обучение правильному использованию технических средств, при ликвидации возможного пожара;

— обеспечение быстрой эвакуации людей.

Технические мероприятияся:

— использование пожарной техники (огнетушители);

— использование пожарных водопроводов.

7 Техникоэкономические расчёты В данном дипломном проекте предложено внедрить в технологический процесс, навозоуборочный транспортер ТСН-160 производительностью 5 тонн в час.

Капитальные вложения на установку с учетом затрат на приобретение, трапортировку и монтаж составляет 190 000 рублей.

Рассчитываем эксплуатационные затраты при внедрение ТСН-160.

УU=Uз.пл.+Uа.+Uт.р.+Uэл.эн.=8760+25 300+17710+9695,4=61 465

где, Uз. пл — затраты на заработную плату, руб/год

Uа — амортизационные отчисления, руб/год

Uт.р — затраты на тех. обслуживание и ТР, руб/год

Uэл.эн. — затраты на электрическую энергию, руб/год Расчет заработной платы производится из учета того, что тарифная ставка рабочего на удалении навоза составляет 30 рублей за час.

Определяем суточные издержки на заработную плату при удаление навоза.

Uз.пл=Зпл.ч· t=30·3,6=108 руб/сут где, Зпл. ч — заработная плата за один час работы, руб/ч.

tвремя уборки навоза в сутки, учитывая то что время также тратится на сгребание навоза в каналы принимаем в расчет это время и время работы навозоуборочного транспортера в сутки.

Определяем затраты на заработную плату при годовой уборки навоза.

Uз.пл=Uз.пл.удЧm=108· 365=39 420 руб/год

где, mколичество дней в году.

Определяем амортизационные отчисления

Ua=БсЧа/100=230 000· 12,5/100=25 300 руб/год

где, анорма амортизации

Определяем затраты на техобслуживание и ТР

Uтр=0,7ЧUa=0,7· 25 300=17710 руб/год

Затраты на электроэнергию.

Uэл.эн.=Wгод· Ц=7458·1,3=9695,4 руб/год

Wгодгодовое потребление электроэнергии, из проведенных ранее расчетах Wгод=7458 кВт· ч

Ццена 1 кВт· ч

Подсчитываем годовую экономию сравнивая затраты на данную систему уборки навоза с гидравлической системой, сумма затрат при гидравлической уборке навоза составляет УUг=85 740 рублей в год.

Доход от внедрения данной системы.

Чд=УUг-УUт=85 740−61 465=24275 руб/год

Эффективность от внедрения

Эв=Чд/УU· 100=24 275/61465·100=39,4%

Вышеприведенные данные показывают что внедрение данной системы уборки навоза экономически целесообразно по сравнению с гидравлической системой, которая значительно дороже и в процессе монтажа и в процессе эксплуатации, сравнивание выбранной системы с гидравлической связана с тем что в настоящие время эти две системы доминируют на фермах, остальные системы не получили такого широкого применения.

В данном дипломном проекте также предложено внедрить новую систему электроснабжения которая заменит старую систему. Находящееся в совхозе на данное время система устарела и была изношена вследствие этого увеличивались затраты на техническое содержание что вело к уменьшению рентабельности производства, неговоря уже о перепадах напряжения и аварийных отключений, что вело к нарушению технологических процессов на ферме и аказывало вредное влияние на работу всего электрооборудования.

Таблица 6.1 Годовые издержки хозяйства на содержание и обслуживание электроснабжающей системы

Капитальные вложения строительство линии 0,4 кВ Квл=Ст1км· L=170 000·0,445=66 750 т.руб.

Ст1кмстоимость и монтаж одного километра линии 0,4 кВ, т.руб.

Lдлина линии 0,4 кВ, м Стоимость выбранной комплектной трансформаторной подстанции 320 000 тысяч рублей.

Капитальные вложения на установку новой системы электроснабжения.

Кв=Кввл+Квт.п.=66 750+320000=386 750 т.руб.

Квт.п.- затраты на покупку и монтаж КТП Затраты на амортизацию.

Uа=Кв· а/100%=386 750·12,5/100=38 468 т.руб.

Затраты на техническое обслуживание.

Uт.о.=0,7· Uа=0,7·48 468=26927,6 т.руб.

Годовая издержки на содержание действующей системы

Uг=Uт+Uт=26 927+14469=42 396 т. руб где, Uтзатраты на текущее содержание системы

Uтзатраты вызванные износом оборудования электроснабжения Годовая экономия при внедрении предлагаемой системы электроснабжения.

Г. Э.=Uв-Uд=42 396−26 927=15469 т.руб.

где, Uвзатраты на техническое обслуживание при внедрении новой системы

Uдзатраты при действующем электроснабжении.

8 Экологичность проекта

История общества есть часть истории природы. Именно труд человека как основная форма его жизнедеятельности явился началом и главной движущей силой развития взаимоотношений человека с природой. На этом пути человечество сегодня подошло к своеобразному и очень важному этапу взаимодействия с природной средой планеты. Деятельность общества выросла настолько, что оказывает существенное влияние на природную среду, изменяя ее структуру, круговорот веществ и энергии. Доля используемых человеком природных ресурсов становится соизмеримой с их общими запасами.

Сфера деятельности человечества простирается от океанских глубин до космических высот. Поэтому сегодня под термином «окружающая среда» подразумевается, в широком смысле слова, вся планета Земля и окружающее космическое пространство. В более узком представлении под окружающей средой подразумевают биосферу. По определению академика Вернадского, биосфера включает в себя литосферу — верхнюю часть земной коры глубиной около 3 км, населенную живыми организмами; гидросферу — водные пространства глубиной до 12 км и тропосферу — нижние слои атмосферы высотой 10… 15 км. Для биосферы характерны постоянный материально-энергетический обмен с космосом и существование только в ее пределах живого вещества. Благодаря живому веществу биосфера находится в подвижном динамическом равновесии, при котором происходят процессы обмена веществ и энергии. Ведущая роль в этих процессах принадлежит жизнедеятельности организмов.

Экология - это наука об отношениях растительных и животных организмов и образуемых ими сообществ между собой и окружающей средой.

В настоящее время во всем мире пристальное внимание уделяется вопросам состояния окружающей среды, качества среды обитания и рационального использования всех природных ресурсов.

В Российской Федерации требования охраны и рационального использования природных богатств включено в Конституцию РФ и отражено более чём в 200 нормативных правовых актах по охране и рациональному природопользованию. Основным нормативно-правовыми документами, регулирующими вопросы охраны окружающей природной среды, являются:

— Закон «Об охране окружающей Природной среды» от 19.12.1991 г.

— Конституция РФ от 12.12.1993 г.

Производственная деятельность человека во все времена оказывала влияние на состояние природных условий, на компоненты экологических систем. Особенно резко это влияние стало складываться во второй половине XX века в связи с научно-технической революцией. Различные действия человека, в частности в сельском хозяйстве: чрезмерная распашка земель, осушение обширных территорий, нарушающие водный баланс, изъятие воды из водоёмов, введение больших норм удобрений, с последующим их выносом в водоёмы, рассеивание ядохимикатов и другие хозяйственные воздействия, влекущие за собой многочисленные и порой, необратимые отрицательные явления, такие как загрязнение окружающей среды отходами производства, неблагоприятные изменения природного ландшафта, изменение равновесного положения в животном и растительном мире.

В виду взаимосвязанности всех компонентов в природе, появившиеся нарушения неизбежно передаются от одного компонента к другому, вызывая те или иные изменения в природной среде.

Согласно агрономическим данным, в хозяйстве проводятся противоэрозийные мероприятия. Например, вспашка склонов ведётся только поперёк направления скота. Строго контролируется глубина вспашки. По периметру полей существуют зелёные насаждения. Посадка культур ведётся по соответствующему севообороту. Все перечисленные мероприятия позволяют сохранить плодородие почв.

При проведении полевых работ в хозяйстве применяются различные удобрения. За последние годы отравления людей, скота, птицы, а также их гибель не замечены. Удобрения хранятся в складах на территориях отделений, и их внесение в почву осуществляется согласно инструкции. Используются органические удобрения (навоз), что позволяет с одной стороны расчистить территорию возле фермы, с другой стороны повысить плодородие почв. Навоз также используется населением на приусадебных участках.

Всероссийские добровольные общества в хозяйстве бездействуют, уровень мероприятий по охране окружающей среды находится на низком уровне.

8.1 Загрязнение окружающей среды В настоящее время большое внимание уделяется развитию энергосберегающих и безотходных технологий, что в конечном счёте, должно привести хотя бы к частичному решению глобальной проблемы современности — сохранению экологической системы, беспощадно уничтожаемой человечеством в последние десятилетия. Охрана окружающей среды — одна из наиболее актуальных проблем современности, поэтому разработка технических вопросов должна быть тесно связана с планированием мероприятий по охране природы.

Наиболее опасное непреднамеренное воздействие на природную среду это ее загрязнение. Загрязняющее вещество — это любое вещество, не свойственное естественному природному состоянию данного конкретного региона планеты. Согласно принятому ООН определению, вещество считается загрязняющим, если оно встречается в ненадлежащем месте, в ненадлежащее время и в ненадлежащем количестве. Окружающая среда может загрязняться различными путями: механическим, химическим, биологическим и физическим.

Механическое загрязнение происходит при запылении атмосферы, а также при попадании в водные бассейны и почву различных твердых частиц и отдельных предметов.

Химическое загрязнение создается, при попадании газообразных, жидких и твердых химических элементов и соединений в окружающую среду и их взаимодействии между собой, а также с элементами природной среды.

Биологическое загрязнение окружающей среды происходит при попадании в нее различных органических аэрозолей, антибиотиков, грибков, живых микроорганизмов, способных влиять на биохимические процессы, протекающие в живых существах и растениях, или участвовать в них.

Физическое загрязнение связано с воздействием на все компоненты окружающей среды электромагнитного, светового, теплового и ионизирующих излучений, выступающих в качестве энергетических отходов различных производственных процессов.

Загрязняющие вещества попадают в окружающую среду, как при организованном их выбросе, так и при неорганизованном.

Твердые отходы образуются в процессе производства продукции, они имеют ограниченную номенклатуру. Их количество может колебаться в широких пределах в зависимости не только от масштабов производства, но также от характера применяемой технологии и выпускаемой продукции.

К источникам аэродинамических и механических шумов высоких уровней относятся вентиляционные системы, насосы, компрессорные установки, а так же навозоуборочная техника.

Потребляя для технологических целей чистую холодную пресную воду, предприятия сбрасывают в окружающие их водоемы загрязненные сточные воды.

Широкое, использование воды для охлаждения машин, генераторов и тепловых установок приводит к повышению температуры сточных вод. В результате гидросфера подвергается интенсивному тепловому загрязнению. Это вызывает изменение существующего равновесия биологического режима водоёмов и прибрежных участков земли. Происходит отмирание одних видов животных и растений и неконтролируемое, взрывное размножение других, зачастую вредных видов растений и микроорганизмов.

8.2 Последствия загрязнения окружающей среды Экономический ущерб.

Загрязнение различных сфер окружающей среды приводит к самым разным отрицательным последствиям. Наряду с ущербом, наносимым здоровью людей, оно влечет за собой большие экономические потери во всех отраслях народного хозяйства.

Окружающая среда входит как один из компонентов в понятие жизненного уровня. При прочих равных условиях повышение «качества» окружающей среды ведет к увеличению жизненного уровня, и наоборот. Негативные социальные последствия загрязнений проявляются в ухудшении здоровья и общего самочувствия населения, в неудовлетворенности условиями работы и местом проживания. Снижение эстетической ценности и удаление мест отдыха, вынуждает население затрачивать дополнительные материальные средства и приводит к дополнительным потерям свободного времени.

Экономический ущерб в сферах материального производства и услуг, вызванный загрязнением окружающей среды обусловливается следующими факторами:

— экономическими последствиями ухудшения здоровья населения;

— снижением объема продукции в природоэксплуатирующих отраслях (сельском хозяйстве);

— снижением качества продукции;

— преждевременным износом основных фондов в результате усиленной коррозии, преждевременным списанием оборудования, дополнительными затратами на текущий и капитальный ремонты;

— дополнительными затратами коммунально-бытового хозяйства на очистку загрязненной воды, уборку городов, ремонт жилого фонда и др.;

— потерями сырья, топлива, основных и вспомогательных материалов в неочищенных сточных водах, уходящих газах и выбрасываемой пыли.

Оценка воздействия загрязненной среды на состояние здоровья населения имеет первостепенное социальное значение. Расчеты свидетельствуют о значительных размерах экономических последствий изменения здоровья в результате загрязнения. Ущерб здоровью населения — наиболее важная и значительная (более 1/3) составляющая часть общего ущерба от загрязнения среды.

Последствия загрязнения атмосферы.

Самое отрицательное последствие загрязнения атмосферы — его разрушительно действие на здоровье человека. Так, токсическое воздействие многих химических веществ приводит к острому или хроническому отравлению организма. Ряд веществ, содержащихся в отходах производства, вызывает изменение чувствительности организма к внешним воздействиям — аллергию. Некоторые вещества являются канцерогенами и мутагенами, т. е., могут стать причиной раковых заболеваний или генетической патологии.

Эффект синергизма проявляется в том, что совместное воздействие разных отходов производства оказывается гораздо более вредным чем если бы они действовали независимо друг от друга. В отдельности тот или иной химический продукт, выбрасываемый в атмосферу, может быть сравнительно безвредным. Два предприятия, расположенные поблизости, могут выбрасывать различные продукта в пределах допустимых, концентраций. Однако при взаимодействии, этих двух продуктов может образоваться соединение, представляющее серьезную угрозу для биосферы.

Загрязненная атмосфера разрушительно действует на конструкционные материалы. Так, например, оборудование электростанций расположенных вне помещений и воздушные линии электропередач в значительной мере подвержены воздействию выбросов продуктов сгорании органического топлива. Частицы пыли оседают на поверхности изоляторов, при этом количество накопившихся загрязнений достигает несколько десятков миллиграмм на 1 см² поверхности, что приводит к образованию на поверхности изоляторов электропроводного слоя. В результате разрядные напряжения загрязненной изоляции при увлажнении могут снижаться в несколько раз.

Загрязнение атмосферного воздуха влечет за собой нежелательные изменения климата. В результате сжигания все возрастающего количества топлива, концентрация углекислого газа в воздухе увеличивается, что может привести к нарушению теплового баланса. Запыленность атмосферы снижает ее прозрачность, уменьшает освещенность жилищ, снижает ультрафиолетовую радиацию солнца, увеличивает облачность, способствует образованию туманов.

Последствия загрязнения водной среды.

Использование загрязненной воды в производстве ведет к ощутимым экономическим потерям. При охлаждении водой, содержащей недопустимо большое количество минеральных и органических примесей, на охлаждаемых поверхностях откладываются механические и химические соединения, что приводит к ухудшению теплообмена и снижению эффективности технологических установок.

8.3 Природоохранная деятельность Для нейтрализации, уменьшения или полного устранения негативных влияний ведется их прогнозирование и системное наблюдение за процессами, протекающими в природе.

Как было сказано выше, для отопления помещения используется котельная.

Недостатки котельных установок на твердом, а также и на жидком топливе, обусловлены технологическими особенностями. Например: к.п.д. современной котельной на твердом топливе составляет 30%, остальная часть потенциальной энергии рассеивается в окружающей среде с дымовыми газами и подогретой водой. В воздух с дымовыми газами попадают твердые частицы: сернистый ангидрид, окись азота, углекислота, окислы металлов.

В России разрабатывают приемы регулирования выбросов при опасных метеорологических условиях. К ним можно отнести сведение до минимума неорганизованных выбросов, переход на более качественное топливо с низким содержанием серы, остановка на короткий срок второстепенных производств, дающих большое количество выбросов со смещением технологических процессов.

Мероприятия по охране природы для таких отопительных установок капиталоемкие, причем по мере углубления очистки, затраты резко возрастают. Такова закономерность в условиях современной природоохранной технологии.

Качественные изменения в производстве тепловой энергии могут изменить эту зависимость, сделать экономичной и безвредной. Первым шагом к этой цели является переход энергии сжигания топлива на электрическую энергию.

Поэтому в данном дипломном проекте котел используется в качестве резервного, уменьшая загрязнение воздуха и, позволяя более гуманно относиться к очень медленно возобновляемым природным запасам топлива.

Хорошим способом очистки загрязненного воздуха и утилизации является фотосинтез. Именно зеленые растения обеспечивают чистоту воздуха.

Установлено, что за плотной четырехрядной посадкой древесных насаждений концентрация оксида углерода в 2 — 3 раза ниже, чем за одно-двухрядными насаждениями с несомкнутыми кронами и без кустарника. Растительность снижает также концентрацию других газов и пыли.

Наблюдения показали, что основная масса выбросов оседает на расстоянии 300 — 500 м от источника их образования. В этих условиях растения претерпевают значительные скрытые и видимые изменения: скручиваются листовые пластинки, преждевременно высыхают, опадают листья, хвоя. Поэтому плотность насаждений в зоне действия источника загрязнения должна быть высокой.

Зеленые насаждения уменьшают загазованность и загрязнение вредными выбросами, улучшают микроклимат. Максимальное количество вредных выбросов наблюдается в зимнее время, в связи с чем необходимо увеличивать площади зеленых насаждений хвойных пород, выполняющих фильтрационные функции в течение всего года.

Через земельные угодья хозяйства проходят ЛЭП различных классов напряжений, протяжённостью свыше двух десятков километров. В связи с применением ЛЭП с изолированной нейтралью, площадь отчуждения минимальна, что практически не мешает обработке почв и не нарушает севообороты. Согласно рекомендациям по прокладке ЛЭП, они проходят вдоль дорог. При проведении полевых работ соблюдаются охранные зоны возле опор в соответствии с ПУЭ, в размере трёх метров, сорняки в охранных зонах не уничтожаются. В общем, эксплуатация ЛЭП практически не приносит ущерба окружающей среде

8.4 Материальное стимулирование природоохранной деятельности

Материальное стимулирование, то есть обеспечение заинтересованности, выгодности для предприятия и его работников природоохранной деятельности, предполагает применение не только мер поощрения, но и наказания.

К мерам материального поощрения относятся:

— установление налоговых льгот (сумма прибыли, с которой взимается налог, уменьшается на величину, полностью или частично соответствующую природоохранным затратам);

— освобождение от налогообложения экологических фондов и природоохранного имущества;

— применение поощрительных цен и надбавок на экологически чистую продукцию (овощи с пониженным содержанием нитратов, пестицидов, ядохимикатов и других вредных веществ могут стоить дороже, а значит, их выгоднее будет продавать и выращивать).

Налоги — это платежи, взимаемые в государственный бюджет с предприятия и населения из получаемой прибыли, заработной платы и других доходов в определенном проценте от них.

— применение льготного кредитования предприятий, эффективно осуществляющих ООПС (снижение процента за кредит или беспроцентное кредитование).

К мерам материального наказания относятся:

— введение специального добавочного налогообложения экологически вредной продукции и продукции, выпускаемой с применением экологически опасных технологии (т.е. такой продукции, потребление или производство которой опасно для здоровья людей и окружающей среды);

— штрафы за экологические правонарушения.

Предприятия только тогда охотно займутся природоохранной деятельностью, когда будет разработан и повсеместно внедрен такой механизм стимулирования, при котором соблюдается следующее неравенство:

3под < (Рут+ Нл + Кл + Цн),

где 3под — затраты предприятия на природоохранную деятельность;

Рут — прибыль от утилизации отходов;

Нл — льготы по налогообложению;

Кл — кредитные льготы;

Цн — надбавка к цене;

Зпод < (Пс.и.+Пс.з.+Пс.р+Ш+Ндоп),

где Пс.и. — плата за сверхнормативное использование ресурсов природы;

Пс.з. — плата за сверхнормативное загрязнение окружающей среды;

Пс.р. — плата за размещение отходов в окружающей среде (складирование уловленных в природоохранных аппаратах вредных веществ);

Ш — штрафы;

Ндоп — дополнительное налогообложение;

Элементы формулы должны увеличивать доход, остающийся в распоряжении предприятия в случае проведения эффективной природоохранной деятельности, а элементы формулы — снижать его, когда предприятие пытается экономить на природоохранных затратах. То и другое должно превышать затраты, необходимые для осуществления природоохранной деятельности в достаточном объеме.

Заключение

В дипломном проекте произведено следующие:

1) Сделан анализ хозяйственной деятельности предприятия СПК «Атланта», из которого сделаны соответствующие выводы и предложения.

2) Произведена электрификация технологических процессов фермы с выбором технологического оборудования. В разделе приведены рисунки для пояснения текста. Разработана схема управления навозоуборочной установкой с выбором пускозащитной аппаратуры. Рассчитаны осветительные установки и произведена компоновка осветительной сети. Произведен расчет внутренних силовых сетей с выбором силового щита и кабелей.

3) Составлены графики нагрузки в зимний и летний период, рассчитано годовое потребление электроэнергии фермы, а также стоимость потребленной электроэнергии.

4) Произведен расчет наружных электрических сетей с выбором марок проводов, комплектной трансформаторной подстанции для питания всей фермы.

5) В разделе техники безопасности сделан анализ производственного травматизма в совхозе, произведен расчет молниезащиты коровника разработкой схемы защиты.

6) Произведен технико-экономический расчет эффективности от внедрения выбранной системы навозоудаления по сравнению с гидравлической системой удаления навоза. Произведен анализ экономической эффективности от внедрения новой системы электроснабжения навозоуборочный ферма электрификация осветительный

[л-1] Белянчиков Н. Н., Смирнов А. И. «Механизация животноводства и кормоприготовления» МоскВА, ВО «Агропромиздат», 1990г

[л-2] Кудрявцев И. Ф. «Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и установок» МоскВА, ВО «Агропромиздат», 1988г

[л-3] Чернавский С. А. Снесарев Г. А. и др. «Проектирование механических передач» МоскВА, «Машиностроение», 1984г

[л-4] Быков В. Г. Захаров В.А. «Методические указания по проектированию электрических осветительных установок» Челябинск, 1999г

[л-5] Чернозубов К. П. «Справочник электрификатора колхозов и совхозов» Ленинград, 1978 г

[л-6] Алиев И. И. «Справочник по электротехнике и электрооборудованию» Ростов-на-дону, «Феникс», 2003г

[л-7] Кисаримов Р. А. «Справочник электрика» МоскВА, «РадиоСофт», 2001г

[л-8] Александров В. В. «Электробезопасность сельскохозяйственного производства» МоскВА, «Нива России», 1992г

[л-9] Алексеев К. А. Антипин В.С. «Монтаж приборов и средств автоматизации» МоскВА, «Энергия», 1979г

10 Быстрицкий, Г. Ф., Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов, Быстрицкий Г. Ф., Кудрин Б. И. Москва, Академия, 2003г