Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Электрификация свинарника – маточника в условиях СПК «Земледелец» Берёзовского района с разработкой схемы управления местным обогревом

«Утверждаю»

Зам. директора по учебной работе

_____________________

«____»_______________200___г.

МИНСЕЛЬХОЗПРОД РБ

УО ПРУЖАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНО – ТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ

Задание

Для дипломного проектирования

учащегося__Рупека__Юрия__Николаевича_______________________________________________________________________________

1. Тема проекта_Электрификация свинарника – маточника в условиях СПК «Земледелец» Берёзовского района с разработкой схемы управления местным обогревом.________________________

__________________________________________________________

утверждена приказом по колледжу №_____ «_____»______________200___г.

2. Специальность 2-74 06 31-01 «Энергетическое обеспечение сельскохозяйственного производства»

3. Исходные данные к проекту____________________________ __________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________

4. Расчётно-пояснительная записка (перечень подлежащих разработке вопросов)	5.График (срок выполнения)
Введение	6.05.2004.
1. Общая часть	6.05.2004.
1.1 Характеристика хозяйства	7.05.2004.
1.2 Характеристика электрифицируемого объекта	8.05.2004.
1.3 Расчёт и выбор электроприводов и других токоприёмников	9.05.2004.
1.4 Проектирование искусственного освещения	10.05.2004.
1.5 Разработка и расчёт внутренних силовых и осветительных сетей	11.05.2004.
1.6 Определение расчётной нагрузки на вводе и выбор способа ввода	11.05.2004.
2. Специальная часть	12.05.2004.
2.1 Анализ существующих технологий	13.05.2004.
2.2 Разработка схемы автоматизации	14.05.2004.
2.3 Разработка принципиальной электрической схемы автоматического управления	14.05.2004.
2.4 Расчёт и выбор элементов схемы автомати – ческого управления	17.05.2004.
3. Разработка мероприятий по охране труда	17.05.2004.
3.1 Общие положения	18.05.2004.
3.2 Разработка мероприятий по электробезопа - сности	19.05.2004.
3.3 Расчет и выбор устройства защитного отключения.	20.05.2004.
4. Экономическая часть	22.05.2004.
4.2 Определение экономической эффективности внедрения автоматизации	25.05.2004.
5. Разработка мероприятий по охране природы	26.05.2004.


6. Графическая часть проекта (перечень обязательных схем)
Лист 1.	28.05.2004.
Лист 2.	9.06.2004.
Лист 3.	14.06.2004.
Лист 4.
Лист 5.
Лист 6.

7. Дата выдачи задания учащемуся________________(подпись)________

8. Дата окончания проектирования ________________________________

9. Руководитель проекта_________________________________________

Содержание Стр.

Введение

1 Общая часть…………………………………………………………................8

1.1 Характеристика хозяйства……………………………………......................8

1.2 Характеристика электрифицируемого объекта……………………..........10

1.3 Расчет и выбор электроприводов и других токоприемников………...….13

1.4 Проектирование искусственного освещения………………………….….20

1.5 Разработка и расчет внутренних силовых и осветительных сетей……...26

1.6 Определения расчетной нагрузки на вводе и выбор способа ввода…….29

2 Специальная часть…………………………………………………………….31

2.1 Анализ существующих технологий……………………………..…………31

2.2 Разработка схемы автоматизации…………………………………….....…33

2.3 Разработка принципиальной электрической схемы автоматического управления…………………………………………………………………..…...35

2.4 Расчет и выбор элементов схемы автоматического управления………....36

3 Общие требования по охране труда……………………………………….…37

3.1 Разработка мероприятий по электробезопасности………………………..37

3.2 Расчет и выбор устройства защитного отключения…………………...…40

4 Экономическая часть………………………………………………………….41

4.1Определение экономической эффективности внедрение схемы автоматизации…………………………………………………………………...41

5 Разработка мероприятий по охране природы…………………………….…47

Выводы и заключение…………………………………………………………..49

Литература.

Введение

Электрификация и автоматизация сельскохозяйственного производства является одним из приоритетных направлений аграрной политики государства.

На данном этапе животноводство является важнейшей отраслью сельскохозяйственного производства. Оно производит половину всей продукции, получаемой в стране от сельского хозяйства.

Значение свиноводства как важной отрасли животноводства определяется большим спросом на свинину, потребляемую в виде разнообразных питательных продуктов, высокой скороспелостью и экономической эффективностью разведения свиней.

Увеличение производства продукции животноводства, повышение продуктивности скота, а так же использование различных форм хозяйствования в стране, предусматривается главным образом за счёт внедрения интенсивных технологий, новой техники и новейших средств автоматизации. Создание новейшего оборудования и машин основывается на строго научном подходе. Это позволяет уменьшить эксплуатационные издержки при получении продукции животноводства на 20-25 %, снизить прямые затраты труда в 1,5-1,9 раз, по сравнению с уровнем уже достигнутых в хозяйствах страны.

Перевод животноводства на поточную технологию базируется на комплексной механизации и автоматизации производства, что позволяет ликвидировать сезонность товарной продукции в 8-10 раз, повысить производительность труда, снизить себестоимость продукции и поднять эффективность отрасли.

1 Общая часть

1.1 Характеристика хозяйства.

CПК «Земледелец» Берёзовского района Брестской области расположен в 5 км к юго-западу от районного центра города Берёза. В северной части территория хозяйства пересекается шоссейной дорогой, идущей из города Брест на город Минск. CПК «Земледелец» подчинён управлению сельского хозяйства Берёзовского райисполкома. Специализация хозяйства – мясо-молочная.

Характеристика природных условий.

Климат. По агроклиматическому районированию РБ территория хозяйства относится к центральной умеренно-тёплой и умеренно-влажной зоне республики. Суммы положительных температур выше 10 градусов Цельсия за время вегетационного периода составляет 24-25 градусов. Продолжительность безморозного периода в воздухе – 168 дней.

Рельеф. Территория хозяйства, как и весь район, расположена на равнине.

Растительность. Естественная растительность колхоза представлена лесами, кустарниками и природными кормовыми угодьями. Лесами покрыто 418 га, что составляет 13 % от общей площади землепользования. Кустарники занимают 18 га и большинство их расположено небольшими участками на низменных и приусадебных землях по всей территории колхоза. Природные кормовые угодья составляют 823 га. На территории колхозных земель имеются земли, на которых было произведено осушение болот. СПК «Земледелец» имеет в наличии 23 трактора, 17 автомобилей, 6 зерноуборочных комбайна, 2 кормоуборочных комбайна КСК-100, 2 картофелеуборочных комбайна, 2 погрузчика ТЭО-25, ПМЗ-2621 и другие сельхозмашины.

На территории хозяйства 8 населённых пунктов: Здитово, Дягелец, Песчанка, Шилин, Шилинок, Марьяново, Угляны, Мошковичи.

Общая площадь колхоза 4 454 га, в том числе 2694 га сельхозугодий, из них пашни 1208 га. Распаханность сельхозугодий 44, 9 %.

Таблица 1 Производительность продукции растениеводства

Наименование

Засеяно

культур(га.)

Убрано

тонн

Урожайность

ц/га.

Зерновые

Рапс

Лён

Картофель

Кукуруза

Однолетние и многолетние травы

670

100

135

150

1740

160

630

4725

2430

7,8

180

350

162

Основными отраслями производства являются: растениеводство и животноводство. В области растениеводства хозяйство специализируется на производстве зерновых и зернобобовых (пшеница, рапс, кукуруза, лён, картофель, овес), рапс, картофель, сахарная свекла, плоды семечковые и косточковые.

1.3 Характеристика электрифицируемого объекта.

Здание предназначено для проведения опоросов и содержания маток с поросятами. Здание свинарника-маточника прямоугольной формы. В нём имеются следующие помещения: для свиноматок - размерами 70*18/3 м, площадь помещения 1260 м²; помещение для обслуживания персонала – 28,2 м²; помещения для инвентаря – 6 м²; помещения для санитарной обработки животных -12 м²; помещение для подстилки -12 м²; венткамеры (2 помещения) – 6/6 м²; санузел – 6 м²; тамбур – 9, 6 м² и электрощитовая – 8 м².

Каркас здания выполнен из сборных железобетонных плит, наружные стены из двухслойных полурам, внутренние перегородки из кирпича, крыша – из волнистых асбестоцементных листов с утеплителем.

Процессы кормления, поения и навозоудаления в свинарнике механизированы. Кормление производится двумя кормораздатчиками типа КСП - 0, 8 для свиноматок и поросят-сосунов; навозоудаление осуществляется при помощи двух скребковых транспортёров типа ТСН – 160, горизонтального и наклонного; обогрев и вентиляция осуществляется при помощи двух установок СФОЦ – 100/0,5 – ИС; подогрев воды осуществляется при помощи водонагревателя типа ЭВ-Ф-15, который используется для поения животных и для других производственных и гигиенических нужд.

Для освещения внутри помещений, а так же и наружного освещения, используются лампы накаливания и люминисцентные лампы.

1.3 Расчёт и выбор электроприводов и других токоприёмников.

Электродвигатели к рабочим машинам и механизмам выбирают по следующим параметрам: напряжению, роду тока (постоянный или переменный), частоте вращения, условиям окружающей среды, характеру и значению нагрузки.

Выбор электродвигателей по напряжению и роду тока, как правило, однозначен, так как электроснабжение сельских потребителей осуществляется при напряжении 380/220 В переменного тока. В большинстве случаев, в качестве электропривода используют короткозамкнутые асинхронные двигатели, так как они наиболее дешёвые, простые и надёжные в эксплуатации.

Электродвигатели поставляют в комплекте с рабочей машиной: их марки и номинальные мощности указаны в технической характеристике комплекта.

При выборе электропривода следует учитывать:

Наиболее полное соответствие электропривода приводным характеристикам комплекта;
Максимальное использование мощности электродвигателя в процессах работы.

Выберем вентилятор для установки (электрокалориферной) СФОЦ.

Определим воздухообмен (зимой):

Lв = M×Lн ( 1 )

где М - суммарная масса животных, кг;

Lн - норма воздухообмена (принимаем в зимний период)

Lв = 150 ×150 × 0,15 = 3375 м ³×4ˉ¹

Расчёт электрообогреваемого пола.

Выполняя расчёт электрообогреваемого пола в свинарнике маточнике на 150 станков проводом ПОСХП.

Принимаем питание нагревательных элементов от сети 380/220 В, температура воздуха в помещении 14°С. В соответствии с ОНТП – 2 – 77 принимаем температуру пола для поросят 24°С. Обогреваемая площадь на один станок 4 м².

Находим мощность с 1 м² обогреваемого пола по формуле:

Р0 = а(Qп-Qв)/η ; ( 1 )

Р0 =10(24-14)/0.8=125 Вт/м²

где: а – коэффициент теплоподачи от пола к воздуху равен около 10 Вт/м² °С;

Qв - температура воздуха в помещении, °С;

Qп - температура пола, °С;

η - КПД обогреваемой полосы 075…085 (меньшее значение для поросят-сосунов, большее для свиноматок);

2. Определяем общую обогреваемую площадь;

А=150×4 = 600 м²

3. Определяем общую мощность пола:

р = Р0×А = 125×600×10-³ =75 кВт.

Разбиваем обогреваемую площадь пола на 4 самостоятельные секции. Мощность Р1 и площадь обогреваемого пола А1, приходящиеся на одну фазу одной секции:

Р1=Р/(3×n) А1=А/(3 × n)

Р1=75/3×4 = 6.25 кВт А1 = 600/3 ×4 =50 м²

где: n –число секций;

Определяем необходимую длину провода на одну фазу секции:

L1 = Р1/∆Р = 6.25 × 10-³/8 = 781 м

где: ∆Р - линейная нагрузка Вт/м;

Шаг укладки провода в пол h

H = А1/L1 ( 2 )

H = 50/781 = 0.064 м

При соединении в звезду число параллельных ветвей ( параллельных отрезков провода в одной фазе)

I = Р1/Uф × r/∆Р; ( 3 )

I = 6250/220 × 0.194/8 =4.4 Принимаем 4.

где Uф-напряжение фазы, В

r-линейное сопротивление провода Ом/м.

Выбирем центробежный вентилятор:

Условия выбора:

Lнв >= Lв, Нн > = Нр;

Hp > 1250 Па

B – 94 – 75 – 5

Lнв = 5,8 тыс. м³/4

Нн = 676 Па

КПД = 0,85

Частота вращения рабочего колеса 1420 об/мин.

Установленная мощность двигателя 1, 5 кВт.

Определим расчётную мощность электродвигателя (подачу выражаем в м³×4ˉ¹, а давление в × Па)

Рр = Lв × Н/ηп × ηв ( 4 )

где: ηп - КПД передачи (для прямой КПД = 1)

ηв - КПД вентилятора.

Рр = 0,9375 × 1,25/1 × 0,85 = 1,38 кВт

Выбираем электродвигатель АИР 80В6УЗ

Рн = 1,5 кВт; rp = 1395мин ˉ¹ Iн.д. = 3.52; Кi = 5.5 А

Запас мощности составит:

∆Р = (Рн - Рр) × 100/Рн , % ( 5 )

∆Р= (1.5 – 1.38) × 100/1.5 = 37%

Запас мощности для данного двигателя составляет менее допустимого, а это значит, что данный двигатель выйдет со строя. СФОЦ комплектуется заводом – изготовителем. Двигатель АИР 13234 У3

Рн = 7,5 кВт; rн = 1400 минˉ¹; Iн.д.= 15,1 А; η = 0,87; cosφ = 0,85; кi = 7,5;

Кп = 2,1; Кmax = 2,2; Кmin = 1,6

Запас мощности составляет больше 20%. Значит, окончательно выбираем двигатель АИР 100 L УЗ.

Проверим выбранный двигатель по условиям пуска:

Номинальный момент определяется по формуле:

Мн = ( 6 )

Где: Wн – угловая номинальная скорость, рад/с;

Wн = πРн/30 = 3,14 × 1400/30 = 146,5 рад/с

Мн = 2200/146,5 = 15 Н × м

Вычислим приведённый статический момент:

Мс = 1380/146,5 = 9,4 Н × м

Вычисляем номинальный момент электродвигателя по условиям пуска, приняв U = 0,8;

Хз >1,1;

Мн(пуск.) = = = 10 Н × м ( 7 )

Условия пуска: Мн >= Мн(пуск.)

15 > 10

по условиям пуска двигателя подходит.

Выберем электрокалориферную установку.

Электрокалориферные установки широко применяются в сельском хозяйстве для подогрева воздуха в системах воздушной вентиляции животноводческих и птицеводческих помещений, сушки зерна, воздушного обогрева парников и теплиц, поддержания требуемого контролируемого режима в хранилищах овощей и картофеля и т.д.

В сельскохозяйственном производстве широкое применение получили трёхфазные электрокалориферные установки типа СФОЦ, мощностью от 5 до 100 кВт и напряжением 380 /220 В, предназначенные для работы при температуре окружающего воздуха от - 40°С до + 40°С с относительной влажностью до 100%, с содержанием аммиака до 0,09 г/м³ и сероводорода до 0,08 г/м³.

Установка СФОЦ состоит из электрокалорифера типа СФО, центробежного вентилятора, переходного патрубка и мягкой вставки для уменьшения шума.

Тепловой поток, необходимый для электрообогрева рассчитывается исходя из уравнения теплового баланса:

Q0=Qотр+Qв+Qж=(q0V+Lв ×ρв×Св) ×(Vв-Vн)- qж ×N ( 6 )

Где Qотр,Qв,Qж - количество тепла, теряемого через ограждение,

уносимое вентилируемым воздухом,

выделяемое животными.

Q0- тепловая характеристика помещения, кДж/м³×°С;

V – объём помещения по наружному обмеру, м³;

Lв – минимально допустимый воздухообмен, м³/4;

ρв – плотность воздуха при температуре

Св – удельная теплоёмкость воздуха (здесь можно принять

равной 1 кДж/кг°С);

Vв – температура внутри помещения, °С;

Vн – расчётная наружная температура, °С;

qж – свободное тепловыделение животных кДж/ч×гол.;

N – число животных в помещении, гол.;

Lв= , ( 7 )

где М – масса животного, кг;

L´ - минимальный воздухообмен на 1 ц массы животного, м³/ч;

Значение q0 зависит от конструкции и объёма помещений, степени утепления и других факторов, принимаем q0=2.9 кДж/м³

Lв=0.15×150 ×150=3375м³/ч

Q0=(2.8×70×18×3)+337.5×1.29×1)×(18.3-1-20)-0.5×150=572041 кДж/ч

Мощность электрокалориферной установки определяется по формуле:

Рп= Q0/3600×ηт ( 8 )

где ηт - тепловой КПД установок, принимаем 0,95

Рп=5724041/3600×0.95=167.3кВт

Принимаем две установки типа СФОЦ – 100/0,5 – Н 1

Данные об остальных машинах заносим в таблицу 2.

Расчёт и выбор пусковой и защитной аппаратуры.

Управление электроприёмниками и защита их от аварийных режимов работы осуществляется с помощью электротехнических устройств, называемых аппаратами управления и защиты.

От электрических аппаратов во многом зависит сохранность и долговечность работы дорогостоящих электроприводов, производительность рабочих машин, качество продукции и безопасность эксплуатации.

Для увеличения срока службы электроприёмников необходимо технически грамотно выбрать необходимую аппаратуру управления и защиты. Выбрать аппаратуру - значит отобрать из множества однотипных, самый экономичный, технические данные которого наиболее полно соответствуют условиям окружающей среды. Кроме того, нужно учитывать требования техники безопасности. Агрегаты управления и защиты выбирают в зависимости от установленной мощности и режима работы электроприёмника, условий внешней среды, технологических требований и монтажного исполнения.

Произведём выбор пуско-защитной аппаратуры для электрокалориферной установки. В цепи электродвигателя вентилятора установлен автоматический выключатель, в цепи ТЭНов предохранители.

Выбираем трёхполюсный автоматический выключатель по следующему условию:

Iрасц>=Iл

Iл = 15.1А

Выбираем автоматический выключатель АЕ203.6Р

Iном.= 25 А , Iнр. = 16 А

Проверяем автомат на ложность срабатывания:

Iср.к > 12 Iнр. = 12 ×16 = 192 А

1.25 Iпуск = 1.25 ×15.1× 7.5 = 141.5 А

60 > 41 192 > 141.5

Для защиты цепи ТЭНов от короткого замыкания выбираем предохранители:

Условие выбора Iн пл вст. >= Iр, Iр = 45.6 А

Выбираем предохранитель ПР2–100, Iнп = 100 А, Iн пл вст. = 60 А

Для ТЭНов выбираем магнитные пускатели: так как мощность одного ТЭНа

Составляет 30 кВт и мощный потребитель, выбираем пускатель, работающий

в режиме АС – 3:

Условие выбора Iнп. >= Iл, Iл = 45.6 А

Выбираем пускатель ПМЛ – 423002, Iнп =63 А

Аналогично производим выбор аппаратуры пуска и защиты для остальных электроприёмников и записываем в таблицу 3.

1.4 Проектирование искусственного освещения

Освещённость – самый нужный и важный вид использования электрической энергии. В том числе и в сельском хозяйстве. Только правильно выбранное освещение позволяет быстро и качественно выполнять работу.

Особое внимание при проектировании осветительных установок необходимо уделять правильному выбору нормированной освещённости.

В общем случае выбор источников света определяется показателями экономической целесообразности и эффективности. Учитывая более высокую светоотдачу газоразрядных источников и сравнительно большой срок службы Строительные нормы и правила (СНиП II-4-79 «Естественное и искусственное проектирование освещения. Нормы проектирования») и отраслевые нормы освещения с/х предприятий, зданий и сооружений рекомендуется применять люминисцентные лампы для общего освещения всех производственных помещений, и только в случаях невозможности, или технико – экономической целесообразности применения газоразрядных ламп. а так же допускается использование ламп накаливания.

При выборе источников света следует помнить, что расход электрической энергии при замене ламп накаливания на газоразрядные уменьшается до 55 %.

В соответствии с требованиями СНиП для помещений производственного назначения (№ 1, 2, 3) принимаем газоразрядные лампы низкого давления, а в помещениях вспомогательного характера (№ 4, 5, 6, 7, 9) – лампы накаливания.

Произведём расчёт и выбор освещения для помещений свинарника-маточника на 150 свиноматок.

Рассчитаем освещение стойлового помещения (помещения для свиноматок) с размерами 70/18/3 методом линейных изолюкс:

А) условий окружающей среды;

Б) класса светораспределения;

В) способа установки;

Г) высоты помещения.

Учитывая всё вышесказанное, выбираем светильник ЛCП-18, количество ламп – 1, мощность лампы 40 Вт, тип кривой силы света Д-1, способ монтажа С, П.

Для типа кривой Д оптимальное расстояние между светильниками –

λ =1,2…1,6.

В соответствии с габаритами помещения определяем расчётную высоту подвеса светильников над рабочей поверхностью:

Hp = H – (hc + hp), ( 9 )

где H – высота помещения, м

hc – высота свеса светильника, м

hp – высота рабочей поверхности, м

Hp = 3 – (0,4 + 0) = 2,6 м

Определяем расстояние между светильниками:

L = λHp ( 10 )

L = (1,2…1,6) × 2,6 = (3,12…4,16)

Принимаем L = 4

Определим расстояние между рядами:

ℓB = (0.7…1) b

ℓB = (0.7…1) 4 = (2.8…4)м

Принимаем LB = 3.5м

Определяем количество рядов по формуле:

Нв = + 1 ( 11 )

Где B - ширина помещения;

ℓB - расстояние ламп до стены м;

Расстояние ламп до стены определяется по формуле:

ℓА = ℓB = (0.25…0.5) L

Но так как у нас нет рабочей поверхности, то

ℓА = ℓB = 0.5 L

ℓА = ℓB = 0.5 × 4 = 2 м

nв = + 1 = + 1 = 5

Принимаем nв =5

Определяем длину светящейся линии:

LА =А - 2ℓА ( 12 )

Где А - длина помещения:

LА = 70 - 2×2=66м

Графически изображаем в масштабе (1м = 2мм) расположение светящихся линий

Рисунок 1 Расположение светящихся линий.

На план наносим контрольную точку М (эта точка расположена в зоне заведомо худшей освещённости), от которой определяем расстояние до проекции линии Р. Точка М будет находиться посередине между крайними светящимися линиями. Значит, Р1 = Р2 = 1.75; Р3 = 5.25; Р4 = 8.75

Находим приведённые размеры: Р * и L *

Р *1 = = = 0.67 ( 13 )

Р *2 = = = 0.67 ( 14 )

Р *3 = = = 2 ( 15 )

Р *4 = = = 3.37 ( 16 )

Находим условную освещённость по кривым линейных изолюкс. Изолюксы представляют собой линии одинаковой, условной освещённости ε в координатах

Электрификация свинарника – маточника в условиях СПК «Земледелец» Берёзовского района с разработкой схемы управления местным обогревом 📙 Дипломная → 🆔 23648