Проектирование коровника на 200 голов

Министерство  сельского хозяйства Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ СЕВЕРНОГО  ЗАУРАЛЬЯ»

МЕХАНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ  ИНСТИТУТ

Кафедра «Энергообеспечения сельского хозяйства»

Дисциплина «Проектирование  систем энергообеспечения предприятия»

 

 

Пояснительная записка

на тему: «Проектирование коровника на 200 голов»

 

 

Выполнил студент 5 курса                                                                               Гилёв

группы Э- 057                                                    _______________             Алексей                        

                                                                                       ^{(подпись)}                         Вячеславович

 

Проверил 

              Доцент, к.т.н.                                                                                    Матвеев С.Д.

         ^{(уч. степень, уч. звание, должность) (подпись)}

 

 

 

Тюмень - 2013

Содержание

	лист
Введение	3
1. Задание на проектирование	5
2. Разработка технологии	6
3. Разработка генплана	8
4. Расчет энергоресурсов	9
4.1 Расчет освещения	10
4.2 Расчет технологической линии водоснабжения и автопоения	20
4.3 Навозоудаление       4.4 Микроклимат в производственных помещениях	25 27
5. Расчет и выбор резервного ИП 6. Газоснабжение       6.1 Установка ГРП и ГРУ	34 36 36
6.2 Расчет биогазовой установки	38
Литература	41

стадо откорм ферма здание

 

Введение

При проектировании предприятий крупного рогатого скота, а также отдельных зданий и сооружений, входящих в их состав, кроме настоящих норм следует учитывать требования СНиП 2.10.03-84, "Правил пожарной безопасности в Российской Федерации" ППБ 01-93 и других действующих норм технологического и строительного проектирования.

Размеры и структуру  предприятий, систему и способ содержания скота, номенклатуру и виды отдельных  зданий и сооружений следует принимать  в зависимости от направления и специализации хозяйств с учетом климатических условий районов строительства, обеспечения наибольшей эффективности капитальных вложений, возможности дальнейшего развития производства при максимальном использовании действующих мощностей за счет их расширения и модернизации с учетом требований охраны окружающей среды. Территория для размещения предприятий крупного рогатого скота выбирается в соответствии со СНиП II-97-76 на основе технико-экономических расчетов и с учетом противопожарных требований, ветеринарно-санитарных правил и требований охраны окружающей среды. Участок для строительства должен быть сухим, с уклоном для отвода ливневых стоков, располагаться с наветренной стороны по отношению к предприятиям с вредными выбросами и с подветренной стороны к населенным пунктам и рекреационным зонам. Не допускается выбирать площадку строительства на месте бывших полигонов для бытовых отходов, скотомогильников, кожсырьевых предприятий.

Территория  предприятия благоустраивается  путем планировки, применения соответствующих покрытий для проездов и производственных площадок, обеспечения уклонов и устройства лотков (канав) для стока и отвода поверхностных вод.

Вдоль границы  территории предприятия и по возможности  между отдельными зданиями следует  создавать зеленую зону из древесных насаждений.

Предприятие должно быть обеспечено кадрами, кормами, водой (в т.ч.

 

 

горячей), электроэнергией  и подъездными путями, обеспечивающими  круглогодовой подвоз кормов и вывоз  продукции и навоза.

Каждое предприятие  должно быть огорожено и отделено от ближайшего жилого района санитарно-защитной зоной.

 

 

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Задание на проектирование

                     Проектом предусмотреть 

1. Разработку генплана в соответствии с ГОСТом

2. Разработать технологию производства в соответствии с НТП

3.  Произвести расчет и выбор электрооборудования и проводниковой продукции в соответствии с технологией производства из условий данного предприятия

4. Расчитать и выбрать оборудование для резервного источника питания (солнечная энергия) .

5. Произвести расчет и выбор оборудования по теплоснабжению объектов.

6. Произвести расчет и выбор оборудования по резервному источнику топлива (биогаз).

7. Расчитать водоснабжение

 

 

 

 

 

 

 

2. Разработка технологии

Коровник на 200  коров привязного содержания с разворотом      мобильного  кормораздатчика в здании (рамный каркас и панельные стены).

Размеры здания - 21x78 м. Расчетная температура наружного воздуха минус 40°С. Фундаменты под стеновые панели –  фундаментные балки. Фундаменты под полурамы – сборные железобетонные. Стены - железобетонные панели из  легких бетонов. Каркас - сборные железобетонные рамы. Покрытие -  железобетонные плиты по железобетонным рамам. Кровля - из асбестоцементных волнистых  листов. Полы –  бетонные,  деревянные и керамзитобетонные плиты.

Содержание  коров привязное в стойлах  размерами 1,2х1,9 -2,0  м.  с использованием пастбищ в летний период. Стойла расположены в четыре ряда, образуя два кормовых и три навозных прохода. Кормление коров в зимний период кормосмесями,  в летний период – зеленым кормом и комбикормом.  Раздачу кормосмеси в кормушки осуществляют два раза в сутки мобильными кормораздатчиками, комбикормов – с помощью ручных тележек.  Предусмотрена возможность разворота кормораздатчика в коровнике.

Поение коров  водой предусмотрено из автопоилок. Доение коров осуществляется в стойлах в двух вариантах доильными агрегатами в переносные ведра или в молокопровод.  Первичная обработка и кратковременное хранение молока предусмотрены в молочном блоке, примыкающем к коровнику. 

Система навозоудаления в здании предусмотрена  скребковыми

 

 

транспортерами  УТН-10  и транспортировкой навоза по трубам в навозохранилище;

  Расчетный показатель – одно скотоместо.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Разработка генплана фермы

Проектирование  генерального плана фермы начинают с выбора земельного участка, расположение которого указывают с перспективным  планом, санитарно-гигиеническими и  противопожарными нормами.

Земельный участок  для строительства комплекса  выбирают на равной территории или с уклоном 3 - 5º., обеспечивающий сток дождевых и малых вод. Участок должен быть размещен ниже строений населенного пункта, водосборных сооружений и выше ветеринарных помещений и навозохранилищ. При этом учитывают направление господствующих ветров и предусматривают санитарно-защитную зону.

При выборе участка  для фермы необходимо учитывать  следующее:

- размещать  производственные и вспомогательные  постройки в соответствии с  принятой технологией содержания  и кормления.

- обеспечивать  точность производственного процесса с минимальным перемещением потоков корма, получаемой продукции, отходов, а также планировать минимальные передвижение скота.

- предусматривать  возможность деление земельного  участка фермы на зоны; основную, санитарно-техническую и административно-хозяйственную.

          - рассчитывать площадь земельного участка, для фермы исходя из норм земельной площади на одно животное.

- размещать  вспомогательные помещения фермы  вблизи основных помещений фермы. 

 

 

4. Расчет энергоресурсов

Важным фактором поддержания микроклимата в помещении является освещение.

Естественное освещение  характеризуется отношением площади окон к площади пола, т.е. коэффициентом освещенности.

Для содержания скота на откормочных пунктах коэффициент  освещенности равняется:

ķ =

 F пола отсюда:

F окн = * 1000 = 43,5 м²

Определяем  число окон:

n окн = , шт.

где f окн – площадь одного окна,

f окн = 1 * 2 = 2 м²;

n окн = 43,5 / 2 = 21 шт.

 

4.1 Расчет искусственного освещения

Наличие искусственного освещения в помещениях для содержания животных способствует повышению производительности труда, улучшает условия содержания животных, создает благоприятные условия для работы обслуживающего персонала.

 

Длина (А)	Ширина (В)	Высота (H0)	Освещённость Eнорм
78 м	21 м	4,5 м	75 лк

 

Норма освещения коровника составляет

 

 

Для данного  помещения применим светильник светодиодный для промышленных помещений PLATE. Размещение светильников выбираем равномерное. Тип освещения – технологическое. Система освещения – общая.

Светильник светодиодный для промышленных помещений PLATE используется для освещения помещений с повышенной влажностью и содержанием пыли.

 

 

 

 

 

 

 

Расчёт размещения светильников

 

Определим оптимальное расстояние между светильниками в ряду

 

и - относительные светотехнические и энерготехнические наивыгоднейшие расстояния между светильниками.

Н_р – расчётная высота подвеса светильников, м ( определяем измерениями)

По таблице №5 методических указаний выбираем  наивыгоднейшие расстояния.

- 1,8 м,  - 2,6 м.

Определим расчётную  высоту подвеса светильников, м.

4 м   

h_св- высота свеса светильника;

h_раб- высота до рабочей поверхности.

Принимаем расстояние между светильниками L=7,2  м.

Крайние светильники установим  на расстоянии 2,16 м от стен.

 

Расстояние между рядами рассчитывается аналогично расстоянию между светильниками.

 

 

 

Определим число светильников по длине и ширине помещения:

 

, принимаем 10 светильников по  длине помещения.

 

, принимаем 4 светильника по  ширине помещения, где А, В  – длина и ширина помещения  соответственно.

 

Определим общее  количество светильников в помещении:

 светильников.

Определим действительные расстояния между светильниками  в ряду и между рядами.

6,768 м       4,92 м  

Расчет мощности осветительной установки ведем  методом коэффициента использования  светового потока

 

1. Определим индекс помещения:

А, В – длина  и ширина помещения, м; Н_р – расчетная высота.

По типу светильника, коэффициента отражения и индексу помещения  определим коэффициент использования  светового потока.

  = 0,5;   = 0,3; = 0,1. Находим η_н = 57 %

2. Определим световой поток источника света в каждом светильнике

где Е_н – нормированная освещённость, Лк; S – площадь помещения, м²; Z – коэффициент неравномерности, равный 1,1 – 1,2; N – общее количество светильников в помещении; n=2 – число ламп в светильнике; К_з=1,3 - коэффициент запаса, учитывающий старение и загрязнение ламп при эксплуатации (в справочнике), η_н=57% – справочный коэффициент использования светового потока, принимается в зависимости от индекса помещения, коэффициентов отражения поверхностей помещения: потолка – p_п = 50%, стен – p_с=30%; рабочей поверхности – p_р=10%.

Принимаем ближайшую лампу  со световым потоком Ф_л=4600 Лм.

Световой поток стандартной  лампы должен отличаться от расчётного светового потока на -10%+20%.

Условие выполняется.

Пользуясь методом  коэффициента использования светового потока, мы выбрали лампу PLATE, со световым потоком Ф_л=4600 Лм.

Данный метод  расчёта является приближённым и  не даёт требуемой точности по сравнению с точечным методом.

 

 

 

 

 

Компоновка осветительной  сети

 

Установку осветительного щита выполним в помещении коровника. Световые приборы разобьем на 3 группы.

( Так как нагрузка в группах одинаковая, то мощности и токи будем рассчитывать для одной группы.)

Питание каждой группы однофазное, используется трёхпроводная  сеть (ф_раб + 0_раб + 0_защ). Для каждой группы устанавливается однополюсный автоматический выключатель. Вводной автомат – трёхполюсный.

Напряжение  сети: =220 В

 

Расчет  нагрузок

Р = Вт

Активная мощность фаз: Фаза А = Фаза В = Фаза С = 1400 Вт 

 

Вычислим  расчетный ток в линии

Для люминесцентных ламп cosφ = 0,87.

I_р

 

 

Коэффициент запаса К_зап.= 1,05 – 1,1 для аппаратов защиты

Аппарат защиты выбирается по условию

Токи фаз: 

 

Выбор аппаратов защиты

 

 

Токи уставки:

Группа №1  

Группа №1  

Группа №1  

 

Принимаем автоматы АЕ 2  А,  А.

Выбор вводного автомата:

Вводный автомат  трёхполюсный, значение тока уставки  теплового расцепителя: 

Примем:    

Для защиты осветительной  установки применим автоматы серии ABB S201 Автоматический выключатель 1P 16А (С) 6kA   .

 

Выбор вида кабеля

Для проводки используем кабель марки ВВГ, 3х жильный. Предназначен для передачи и распределения  электроэнергии в стационарных установках. Кабель имеет медные жилы с изоляцией  из ПВХ-пластиката. Основные жилы имеют  отличительную расцветку. Изолированные жилы покрыты оболочкой из поливинилхлорида (ПВХ). Кабели рассчитаны для работы на номинальное переменное напряжение 660 В частотой 50 Гц. Температура окружающей среды от -40 до +50°С для алюминиевого кабеля и от -50 до +50°С для медного кабеля; допускается эксплуатация на открытом воздухе при условии защиты от солнечной радиации.

Определение сечения жил  проводов:

Сечение жил  рассчитываем в зависимости от тока теплового расцепителя автомата защищающего данную линию. Необходимое сечение провода определим по допустимому нагреву. Для выбранного типа кабеля (медная жила, пластмассовая изоляция, небронированный) и способа прокладки (открыто проложенный кабель) находим в ПУЭ таблицу 1.3.4.

Группа №1  

Группа №1  

Группа №1  

 

Выбор проводника по нагреву осуществляется по условию:

Назначим для  групп №1 сечение 

, что соответствует условию:

Но с учетом на механическую прочность выберем  сечение токоведущей жилы S=1,5  

Марка выбранного провода для подключения групп: ВВГ 3х1,5 Согласно ГОСТ 16442-80 и ТУ 16.К01 - 37-200 3: кабель ВВГ 3х1,5 - это кабель с медными однопроволочными или многопроволочными токопроводящими жилами, с изоляцией из ПВХ-пластиката, в оболочке из ПВХ - пластиката.

 

Проверка  аппаратуры защиты на надежность срабатывания

Т. к. вся осветительная  проводка выполняется проводом одного сечения и применяются в подавляющем большинстве однотипные АВ, то для проверки защиты на надежность срабатывания достаточно вычислить ток КЗ в районе самого удаленного светильника.

Условие надежного  срабатывания:

,

 — кратность тока КЗ, т. к. защита выполнена автоматическими выключателями и помещение не является взрывоопасным, то .

Ток КЗ:   = ,  где

 — сопротивление обмотки  трансформатора

 — сопротивление подводящей  линии

- сопротивление внутренней проводки

Существующие  условия:

1. Силовой трансформатор мощностью 630 кВА, схема соединения обмоток «треугольник - звезда»,
2. Длина подводящей линии ,кабель марки АВВГ 4х50, сопротивление петли фаза-ноль:
3. Длина внутренней проводки , кабель марки ВВГ 3х1,5, сопротивление петли фаза-ноль:

 

В итоге:

Ток КЗ:   ,

 

Проверка на надёжность срабатывания:

Выбранные автоматы надёжно защитят осветительную  установку от токов короткого  замыкания.

 

 

Выбор щита освещения

 

Вид осветительного щитка выбираем исходя из условий  среды данного помещения, количества отходящих линий, типа автоматов. Для  данных условий подходит щиток марки  ОЩВ-12-2 36 УХЛ4 с степенью защиты IP31. Для защиты осветительной установки применим автоматы серии ABB S201 Автоматический выключатель 1P 16А (С) 6kA   .

 

 

4.2 Расчет технологической линии водоснабжения и автопоения

 

На животноводческих фермах вода расходуется на поение животных, а также на технологические нужды, гигиенические, хозяйственные и противопожарные нужды.

Определение среднесуточного  расхода воды группой потребителей, м³/сут.

Q ср.сут = q 1 * n 1 + q 2 * n 2 + q 3 * n 3 + …. q n * n n, м³/сут

где q 1 – суточная норма потребления воды КРС,

q 1 = 30 дм³

q 2 – суточный  расход воды кормоцеха, 

q 2 = 400 дм³;

q 3 – расход  воды на 1 трактор, 

q 3 = 1000 дм³

q 4 – расход  воды работниками, 

q 4 = 25 дм³

n 1 – количество КРС,

n 1 = 200 гол.

n 2 – количество  кормоцехов,

n 2 = 1 шт.

 

 

n 3 – количество  тракторов, 

n 3 = 3 шт.

n 4 – количество  работников,

n 4 = 4 чел.

 Q ср. сут.= 30 * 200 + 400 * 1 + 1000 * 3 + 25 * 4=9500 дм³/сут = 9,5 м³/сут.

Определение максимального суточного расхода воды.

 

          Q mах .сут. = Qср.сут. * К сут. ,

 

где К сут – коэффициент суточной неравномерности потребления воды,

 К сут = 1,3

Q mах.сут.= 9,5 * 1,3 = 12,35 м³/сут.

Определение максимального  годового расхода воды:

 

где К час – коэффициент часовой неравномерности потребления воды,

К час = 2,5

 

Q mах.час =12,35*2,5 / 24 = 1,3 м³/час.

 

Определяем  секундный расход воды:

 

 

Определение диаметра трубопровода на общем вводе групп объектов водоснабжения:

где υ – скорость движения воды в трубах,

υ = 0,75 м/с

Принимаем ближайший  стандартный диаметр:

d = 21,3 м

Для того чтобы вода, забираемая из скважины дошла до потребителей, расположенных на той или иной высоте, необходимо создать определенное давление в сети. Одним из основных параметров, определяющих работоспособность системы, является высота водонапорной башни, которая определяется по формуле:

H б = (H св + ∑  h w) * 1000, м

где H св – избыточное давление в сети,

H св = 0,015 МПа

∑ h w = 0,005 МПа – потери давления при движении воды в трубе от башни до потребителя.

H б = (0,015 + 0,005) * 1000 = 20 м.

Определим общее  давление, которое должен развить  насос для необходимой подачи воды:

 

где H скв –  расстояние от поверхности земли до уровня воды в скважине,

H скв = 30 м

Подберем насос  по производительности:

где Т – время работа насоса,

Т = 14….16 ч в сутки

12,35

q нас = --------- = 0,82 м³/час

               15

Выбираем погружной  насос типа ЭЦВ.

Техническая характеристика ЭЦВ – 1,6 – 65

Производительность м³/час 1,6

Полный напор, МПа 0,65

Мощность эл. двигателя, кВт 1,0 2,1 0,75

Определим вместимость бака водонапорной башни, м³

W б = 0,13 * Q mах.сут , м³

W б = 0,13 * 12,35 = 1,61 м³

Вместимость пожарного  резервуара, м³ =W n = n t g , м³

где n – количество одновременно возникших пожаров,

n = 4.

 t – длительность тушения пожара,

t = 10 мин = 600 сек.

q – расход из одного пожарного рукава,

q = 10 м/с = 10 * 20ˉ² м/с.

W n = 4 * 10 * 10ˉ² * 600 = 2,4 м³

 

 

 

 

4.3 Навозоудаление.

Системы навозоудаления оказывают серьезное влияние на микроклимат в коровнике. Установка такой системы, способствуют снижению заболеваемости животных, сокращению трудо- и энергозатрат на ферме, а, следовательно, и увеличению эффективности производства предприятия. Система навозоудаления – жизненная необходимость.

Система навозоудаления в здании предусмотрена  скребковыми транспортерами УТН-10  и транспортировкой навоза по трубам в навозохранилище. Транспортировать навоз влажностью 76—91% за пределы комплекса в навозохранилище целесообразно с помощью установок УТН-10.

Напорный трубопровод  изготавливается из стальных труб и  располагается ниже уровня промерзания  грунта. Главным достоинством установок  является возможность транспортирования  густого подстилочного навоза и подачи его в навозохранилище снизу, что предотвращает промерзание навоза.

Для удобства обслуживания и ремонта  установок их целесообразно  устанавливать выше нулевой отметки, что особенно важно в зонах  с высоким стоянием грунтовых  вод.

 Для подачи навоза из приямка поперечного коллектора в горловину насоса можно использовать наклонные транспортеры типа ТСН при подстилочном содержании животных.

Сепаратор в  автоматизированном процессе разделяет  жидкий навоз на твердую и жидкую фракции.

 

 

В результате сепарирования получается вода - идеальное удобрение для полива и сухая фракция - компост без запаха и не создающий проблем при хранении. Результаты разделения зависят от различных факторов: состав корма животных, ингредиенты навоза, температура, срок хранения навоза, его вязкость и т.д.

Резервуар для навоза закрытый, изготавливается из бетона.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.4 Микроклимат в производственных помещениях

Специализация сельскохозяйственного производства, концентрация поголовья на больших  фермах требуют регулирования микроклимата для создания благоприятной воздушной  среды на животноводческих и птицеводческих фермах. Микроклимат складывается из таких факторов как температура, влажность, скорость перемещения воздуха и его состав, освещение, которые должны отвечать зоогигиеническим требованиям.

Все эти факторы  на физиологические процессы, протекающие в организме животного, а следовательно на его здоровье и продуктивность.

Основными зоогигиеническими  требованиями к микроклимату в производственных помещениях являются следующие:

- поддержания  оптимального режима температуры,  влажности и скорости движения.

- достаточная  освещенность и чистота стойловых  помещений.

- соответствие  нормам концентрации газов в  помещении (для КРС: СО 2) = 2,5%,  NH = 0,5 %, сероводород – 0,02 %).

Расчет объема вентиляции в животноводческих помещениях

Для того, чтобы провести расчет часового объема вентиляции необходимо найти следующие показатели:

Рассчитаем  количество водяных паров выделяемых одним животным, при различной  продуктивности и живой массе  используя табличные данные о 

выделении водяных  паров от одного животного:

Q = (((a – b) x (d – c₂))/ (c₁ – c₂)) + b + поправка на продуктивность,

где Q – количество водяных паров, выделяемых одним животным за час, г;

a – количество влаги выделяемое животным, с большей живой массой, взятым для расчета, г;

b – количество влаги выделяемое животным, с меньшей живой массой, взятым для расчета, г;

с₁ – большая живая масса животного, взятая для расчета, кг;

c₂ – меньшая живая масса, взятая для расчета, кг;