Дипломная работа: Электрификация животноводческой фермы крупного рогатого скота на 2700 голов ЗАО "Агрофирма Луговская" Тюменского района Тюменской области с разработкой системы горячего и холодного водоснабжения

Тюменская государственная сельскохозяйственная академия

ФГОУ ВПО

Механико-технологический институт

Кафедра "Энергообеспечение сельского хозяйства"

Специальность 311400 "Электрификация и автоматизация сельского хозяйства"

Выпускная квалификационная работа

Тема: "Электрификация животноводческой фермы крупного рогатого скота на 2700 голов ЗАО "Агрофирма Луговская" Тюменского района Тюменской области с разработкой системы горячего и холодного водоснабжения"

Выполнил: студент

Булыгин Андрей Валерьевич

Содержание

Введение

1. Анализ хозяйственной деятельности

3. Электрификация технологических процессов

3.1 Выбор технологии содержания животных

3.2 Выбор оборудования для доения коров

3.3 Выбор резервуара для хранения молока

3.4 Выбор холодильной установки

3.5 Расчет осветительных установок

3.5.1 Расчет осветительных установок

3.5.2 Расчет мощности осветительной установки стойлового помещения

3.5.3 Расчет осветительной сети с выбором щитов и оборудования

3.5.3.1 Выбор сечения проводов

3.5.3 Расчет осветительных установок молочного блока

3.5.3.1 Расчет мощности осветительной установки электрощитовой

3.5.3.2 Расчет мощности осветительной установки молочной

3.5.3.3 Расчет мощности осветительной установки коридора

3.5.3.4 Расчет мощности осветительной установки тамбура

3.5.3.5 Расчет мощности осветительной установки вакуум-насосной

3.5.3.6 Расчет мощности осветительной установки лаборатории

3.5.3.7 Расчет мощности осветительной установки моечной

3.5.3.8 Расчет мощности осветительной установки уборной

3.5.4 Расчет осветительной сети молочного блока

3.5.4.1 Выбор сечения проводов ввода

3.6 Расчет электропривода вакуумных насосов доильной установки

3.7 Расчет отопления и вентиляции

3.8 Выбор (описание) холодного и горячего водоснабжения

3.8.1 Выбор оборудования

3.8.2 Определение мощности установки

3.9 Расчет силовой сети молочного блока

3.9.1 Выбор аппаратуры защиты и распределительного щита

4. Составление графиков нагрузки

5. Выбор Т.П. Расчет наружных сетей

6. Техника безопасности

6.1 Безопасность жизнедеятельности на производстве

6.2 Защитные меры в электроустановках

6.3 Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях

7. Технико-экономические расчеты

Литература

Доклад

Введение

Современное сельскохозяйственное производство - крупный потребитель топливно-энергетических ресурсов. В сельских районах электрическую энергию расходуют на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение производственных, общественных и жилых зданий, создание искусственного микроклимата в животноводческих помещениях, сооружениях защищенного грунта, хранилищах и др.

Для систем электроснабжения сельского хозяйства характерны большая разобщенность, разнообразие потребителей и неравномерность электрических нагрузок не только в течении года, но и в течении суток. Эффективное использование энергии в хозяйствах возможно при учете особенностей электропотребления.

Важную роль в получении электроэнергии играет электрификация и автоматизация технологического процесса, которая обеспечивает бесперебойную и безаварийную работу. Электрификация, то есть производство, распределение и применение электроэнергии - основа устойчивого функционирования и развития всех отраслей промышленности и сельского хозяйства страны и комфортного быта населения. На базе электроэнергетике стали развиваться промышленность сельского хозяйства и транспорта.

Развитие сельскохозяйственной промышленности базируется на современных технологиях, широко использующих электрическую энергию. В связи с этим возросли требования, к качеству электрической энергии, к ее экономному и рациональному расходованию.

Электрификация, то есть производство, распределение и применение электроэнергии - основа устойчивого функционирования и развития всех отраслей промышленности и сельского хозяйства страны и комфортного быта населения. На базе электроэнергетике стали развиваться промышленность сельского хозяйства.

1. Анализ хозяйственной деятельности

ЗАО АФ "Луговская" в современных границах организовано 28 января 1987 года в связи с ликвидацией совхоза "Новоторманский". Расположено в центральной части Тюменского района на северо-востоке от районного и областного центров г. Тюмени 15 км.

Хозяйство размещено в ІІІ агроклиматическом районе, который характеризуется следующими данными: район теплый, умеренно увлажненный. Среднесуточная температура воздуха в период с температурой выше +10 колеблется в пределах 1900-2050. Средняя температура самого теплого месяца года (июль) равна +20, самого холодного (январь) - 18. Устойчивый снежный покров образуется 5-11 ноября. Наибольшей высоты он достигает в марте и обычно не превышает 27-35 см. Сумма осадков за год

по зоне составляет 363-422 мм. Около 1/3 осадков теплого периода (96-110мм) выпадает в апреле - первой половине июня, но примерно раз в три года в этот период выпадает всего 50% осадков, что отрицательно сказывается на урожае зерновых культур. Половина летних осадков выпадает во второй половине июля - сентября, что сильно усложняет уборку урожая.

Рельеф территории хозяйства представляет собой приподнятую равнину, рассеченную значительным количеством балок. Поросших лесом и кустарником, имеется большое количество блюдцеобразных впадин, которые значительно затрудняют механизацию в растениеводстве. В северной части землепользование равнина круто обрывается и переходит в надпойменную террасу реки Тура.

В зависимости от рельефа землепользования размещается и почвенный покров. Так, если в северной части землепользования располагаются луговые слоистые, лугово-болотные и торфяно-болотные почвы, то в центральной ее

части черноземы оподзоленные и выщелоченные. Далее к югу идут серые и темно-серые оподзоленные, а частично и подзолистые почвы.

Гидрографическая сеть представлена рекой Турой, которая протекает с востока на северо-запад, Малой речкой, ручьями, озерками.

Глубина залегания грунтовых вод тесно связана с рельефом, на повышенных элементах рельефа 6-8 м, на пониженных 3-4 м.

Растительный покров представлен двумя формами: древесной и травянистой.

Мясомолочная продукция, производимая в хозяйстве, реализуется на предприятиях и в магазинах города Тюмени.

Дорожная сеть представлена асфальтированной дорогой, проходящей от г. Тюмени и до ЗАО "Каменское", а на территории асфальтированными и грунтовыми дорогами.

ЗАО АФ "Луговская" имеет молочно-мясное направление. В структуре товарной продукции молоко занимает основную прибыль от общей суммы. Общая земельная площадь хозяйства 11639га, в т. ч.6505га сельскохозяйственных угодий, из них 3673га полей, 2057га сенокосов и

781га пастбищ. Распахано сельскохозяйственных угодий 57%. На начало 2005 гада имеется 2649 голов крупно рогатого скота, в т. ч.1021 коров, что составляет в структуре стада 39% и 115 голов лошадей данные показатели показаны на диаграмме и на листе № 6

В структуре посевных площадей зерновые занимают 1200га или 39%, кормовые 65,5%.

Урожайность зерновых 18ц/га. Материальное обеспечение осуществляется через ЗАО Тюменьагромаш и Ч.П. по запасным частям г.

Тюмени. Ремонт комбайнов, тракторов, автомашин и сельскохозяйственной техники производится в своем хозяйстве.

Показатели характеризующие размер предприятия Таблица 2.1.

Стоимость товарной продукции в 2004г. увеличилась на 24,3% по сравнению с 2003г., а в сравнение с 2002г. на 24,1%. Земельная площадь в хозяйстве осталась неизменной. Стоимость основных производственных фондов увеличилась за все три анализируемых года. В хозяйстве наблюдается снижение численности работников и увеличение энергетических мощностей. В целом предприятие работает стабильно, т.к увеличивается стоимость товарной продукции и основных производственных фондов. Условное поголовье скота находится почти на уровне.

2002 2003 2004

Состав и структура товарной продукции.

Таблица 2.2

Товарная продукция это та часть продукции, которая реализуется непосредственно на рынке сбыта. Структура товарной продукции это отношение стоимости отдельных видов продукции к общей стоимости.

Наибольший удельный вес в структуре товарной продукции за все 3

года занимает реализация молока. Товарная продукция крупно рогатого скота занимает второе место в удельном весе. Продукция собственного производства, реализуемая в переработанном виде, занимает наибольший удельный вес 77,6%. Данное предприятие специализируется на продукции животноводства, т.к молоко и мясо К.Р.С. доминируют в структуре товарной продукции. Имеется собственный цех переработки молока. Молочная продукция реализуется в торговую сеть г. Тюмень.

2002 2003 2004

2002 2003 2004

2002 2003 2004

Состав и структура работников по категориям

Таблица 2.3

Наибольший удельный вес в структуре работников за все три года занимают постоянные рабочие. Сезонные рабочие 2004 и 2002 году в удельном весе по категориям занимают 34 и 32% соответственно, уступая лишь постоянным рабочим, численность временных рабочих 91 человек.

Служащие, куда входят руководители, и специалисты занимают относительно небольшой удельный вес 12,8%. На предприятии идет уменьшение количества работников с каждым годом, однако производство молока и процент крупно рогатого скота ежегодно растет. В агрофирме на весенне-полевые и уборочные работы привлекаются сезонные рабочие.

Таблица 2.4. Использование годового фонда рабочего времени

Основные показатели трудовых ресурсов это коэффициент трудообеспеченности, использование годового фонда рабочего времени, среднесписочная численность работников, среднегодовая численность работников.

Трудообеспеченность в 2002 и 2004 году составила 68%, а в 2003 году 66,3%. Численность временных колхозных работников не снижается.100% использования фонда рабочего времени наблюдается в 2004 году, по составленным годам коэффициент перешагнул 100% барьер. Нормативный

фонд рабочего времени был перерасходован в 2004 году. В 2003 и 2004гг,

часам наблюдается перерасход вследствие сверхурочной работы.

2002 2003 2004

Таблица 2.5. Результаты расчетов показателей производительности труда

Производительность труда это способность конкретного труда человека производить определенное количество потребительских стоимостей в единицу времени. Учет совокупных затрат труда в рабочем времени является основой для определения стоимости сельхоз продукции.

Наибольшая стоимость валовой продукции наблюдается в 2004 году и составляет 2711 тысяч рублей. В хозяйстве идет снижение затрат труда на производство зерна и мяса, молока. Для дальнейшего уменьшения показателя трудоемкости нужно проводить автоматизацию и механизацию технологических процессов. В целом производительность труда в 2004 году увеличивается по отношению к 2002 году на 3,4%. Для увеличения производительности труда нужно: повышать интенсивность использования основных фондов, углублять специализацию и усилить концентрацию производства, внедрять ресурсосберегающие и прогрессивные технологии,

улучшать организацию труда и повышать его интенсивность. Оплата труда за 1 час ежегодно возрастает на 21,3%.

Таблица 2.6. Оснащенность предприятия фондами и эффективности

Фонды предприятия делятся на основные и оборотные, которые различаются разницей способа перемещения их стоимости на вновь созданный продукт

В хозяйстве идет увеличение показателя энергообеспеченности на 2%, увеличение энерговооруженности объясняется снижением количества работников. Наибольшая фондоотдача наблюдается в 2002 году. Наибольшая рентабельность вышла в 2004 году и составила 4,2% наименьшая, была в 2002 году и составила всего 0,07%. Оснащенность предприятия энергетическими мощностями увеличивается на 102%. В целом по хозяйству основные производственные фонды используются эффективно, т.к их стоимость увеличивается с каждым годом.

2002 2003 2004

2002 2003 2004

2002 2003 2004

2002 2003 2004

Таблица 2.7. Финансовые результаты от реализации продукции за 2004 год

От того, как будет реализована продукция, зависит нормальное функционирование производства. При производстве продукции нужно стремиться к уменьшению материальных затрат чтобы в итоге себестоимость продукции была ниже ее рыночной стоимости. Основными показателями при реализации являются прибыль и уровень рентабельности.

Предприятие выгодно реализовало продукцию зерна и молока, прибыль соответственно составила 48 и 7821 тысяч рублей, а продукция мяса была продана со значительно меньшей стоимостью, чем ее себестоимость и убыток составил 6444 тысяч рублей. Прибыль вышла больше плана от реализации молочной продукции, убыток сократился от реализации мяса по

сравнению с планом на 48,0 тысяч рублей. Для того, чтобы производство было более рентабельным нужно снижать себестоимость продукции и искать более выгодные рынки сбыта. В целом хозяйство сработало рентабельно, прибыль от реализации составила 1453 тысяч рублей.

Данное хозяйство расположено в двух отделениях и для расчёта принимаем одно отделение, остальные нагрузки сводим в таблицы.

2002 2003 2004

3. Электрификация технологических процессов

Комплексная электрификация и механизация технологических процессов животноводческих ферм заключается в применении систем машин и механизмов 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.

3.1 Выбор технологии содержания животных

Расчеты ведутся с расчетом на один комплекс аналогично производятся расчеты по остальным 8 комплексам.

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 стойлово-пастбищное, привязное, в стойлах размерами 1,9·1,2 м. Для привязи предусмотрено стойловое оборудование ОСК-25А с групповым привязыванием 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 течение дня при благоприятных погодных условиях возможна организация прогулок коров продолжительностью не менее 2

часов на выгульных площадках с твердым покрытием из расчета 8 м² на одну голову.

Кормление коров зимой предусмотрено в здании из стационарных кормушек, кормосмесями в состав которых входят: сено, 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.

3.2 Выбор оборудования для доения коров

Доение коров это одно 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 неудовлетворительно и практически не применяется.

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=2,5·1,8·12=54 м³/ч (3.1)

где, k=2…3 стр. 207 (л-2) - коэффициент, учитывающий неполную герметизацию системы.

g-расход воздуха 1 доильным аппаратом (g=1,8 табл.13.1 стр. 204 [л-2])

n-число доильных аппаратов в установке. (n=12 табл.13.1 стр. 204 [л-2])

Выбираем вакуум насос УВУ-60/45 с подачей вакуума 60 м³ /ч

Таблица 3.1. Технические данные АДМ-8 комплектации.

Полученное молоко по молокопроводу подаётся в молочное отделение 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 течении дойки.

tд=0,88N/Q·n+Δt=0,88·200/25·4=2,1ч (3.2)

где, N-число коров (0,88N число дойных коров)

Q-производительность оператора машинного доения (Q=25 стр. 204 [л-2])

n-число операторов (n=4 табл.13.1 стр204 (л-2))

Δt=0,3…0,4ч - продолжительность промывки молокопровода стр. 204 [л-2]

3.3 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.

Таблица 3.2. Технические характеристики ТО-2.

3.4 Выбор холодильной установки

Охлаждение - важнейший способ сохранения качества и удлинение сроков сохранности сельскохозяйственных продуктов, замедляющий протекания в них биологических процессов

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.

Таблица 3.3. Технические данные МХУ-8С.

3.5 Расчет осветительных установок

Свет является одним из важнейших параметром микроклимата. От уровня освещенности, коэффициента пульсации светового потока зависит производительность и здоровье персонала.

3.5.1 Расчет осветительных установок

Характеристики здания.

Таблица 3.4

3.5.2 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 стр35 [л-4]. Т.к. помещение сырое и с химически агрессивной средой то принимаем светильник ЛСП15 со степенью защиты IР54 стр.41 табл.2 [л-4]. Расчетная высота осветительной установки.

Нр=Н-Нс-Нр п=3,22-0-0,8=2,42. (3.3)

где, Н-высота помещения

Нс - высота свеса светильника, принимаем равной нулю, т.к крепежные

кронштейны устанавливаться не будут.

Нр. п. - высота рабочей поверхности.

Расстояние между светильниками.

L=Нр·λс=2,42·1,4=3,3м (3.4)

где, λс - светотехническое наивыгодное расстояние между светильниками при кривой силы света "Д" λс=1,4

Количество светильников в ряду

nс=а/L=69/3,3=21 шт. (3.5)

где, а - длина помещения

Количество рядов светильников.

nр=в/L=20/3,3=6 ряд. (3.6)

где, в - ширина 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 (3.7)

Согласно выбранному светильнику, индексу помещения и коэффициентам отражения ограждающих конструкций (ρп=30 ρс=10 ρр. п. =10) выбираем коэффициент использования светового потока Uоу=0,67

Световой поток светильника.

Фс=А·Ен·Кз·z/nс·Uоу=1380·75·1,3·1,1/126·0,67=3861 Лм (3.8)

где, А-площадь помещения, м²

Ен-нормированная освещенность, Лк

Кз-коэффициент запаса

z-коэффициент неравномерности (z=1,1…1,2 стр.23 (л-4))

Световой поток одной лампы.

Фл=Фс/nл=3861/2=1930,5 Лм (3.9)

где, nл-число ламп в светильнике.

Принимаем лампу ЛД-40-1 с Фк=2000 Лм Рн=40Вт

Отклонение светового потока.

ΔФ=Фк-Фр/Фр·100%=2000-1930/1930·100%=3,6% (3.10)

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

Аналогичные расчеты освещения произведёны и представлены в таблице № 3,9.

Таблица 3.5. Выбранное световое оборудование.

3.5.3 Расчет осветительной сети с выбором щитов и оборудования

3.5.3.1 Выбор сечения проводов

Согласно ПУЭ из условий механической прочности сечение проводов с алюминиевыми жилами, должно быть не менее 2мм², т.к. у применяемых светильников корпуса металлические, то сечение заземляющих и токопроводящих проводов должно быть не менее 2,5мм², выбор сечения проводов производим по потере напряжения.

Суммарная нагрузка осветительной сети.

РΣ=ΣРл. н. +1,2ΣРл. л. =3380+1,2·10160=15,5кВт (3.11)

где, ΣРл. н. - суммарная мощность ламп накаливания

1,2ΣРл. л. - суммарная мощность люминесцентных ламп

ΣРлн=800+200+1200+280+200+400=3380Вт (3.12)

ΣРлл=10080+80=10160Вт (3.13)

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 (РΣ) ·Lсщ-ощ=6·5=30 кВт·м (3.14)

ΣР - суммарная мощность люминесцентных ламп питающиеся от данного щита.

Lсщ-ощ - расстояние между силовым и 1 осветительным щитом

Расчетное сечение между щитами.

S=Мсщ-ощ/С·ΔU=30/50·0,2=3 мм (3.15)

где, С-коэффициент зависящий от напряжения и металла из которого состоит токоведущая жила (при U=380В и алюминиевой жилы С=50. ΔU-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, которое равняется 4мм² и по этому сечению, принимаем провод АПВ4-4мм². Ток на вводе в осветительный щит.

Iсщ-ощ=РΣ/U·cosφ=15,5/0,38·0,98=39,8А (3.16)

где, U-номинальное напряжение, В, cosφ-коэффициент мощности осветительной нагрузки.

Выбранный провод проверяем по допустимому нагреву. Согласно (л-5) допустимая токовая нагрузка на данное сечение составляет Iдоп=50А

Iсщ-ощ=20,4А<Iдоп=50А (3.17)

Окончательно принимаем четыре провода АПВ4-4мм²

Выбор сечения проводов на участках.

Момент нагрузки на каждой группе

М=Σ (Р·L) (3.18)

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

Σ-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·ΔU (3.19)

где, М - момент нагрузки на группе

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

S1=81,9/50·2,3=0,7 мм² (3.20)

S2=74,8/50·2,3=0,6 мм² (3.21)

S3=68/50·2,3=0,59 мм² (3.22)

На группах принимаем 4 провода АПВ (2,5) прокладываемых в трубах с сечением токоведущей жилы 2,5 мм² 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·cosφ=6/0,38·0,8=20А (3.23)

Проверяем выбранный провод по условию

Iдоп=30А≥Iрасч=20А (3.24)

Условие выполняется, значит принимаем выбранный ранее провод.

Момент нагрузки между силовым и 2 осветительным щитом.

М=1,2 (ΣР) ·L=6·5,6=33,6 кВт·м (3.25)

Расчетное сечение.

S=М/С·ΔU=33,6/50·0,2=3,3 (3.26)

Принимаем 4 одножильных провода АПВ с сечением токоведущей жилы 4 мм², 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 мм² (3.27), S2=74,8/50·2,3=0,6 мм² (3.28)

S3=81,9/50·2,3=0,7 мм² (3.107)

Значение С и ΔU аналогично что и при расчетах 1 осветительного щита.

Принимаем на группах 4 провода марки АПВ с одной жилой сечением 2,5 мм², 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· (ΣР) +Р) ·Lсщ-ощ3= (1,2· (40) +3360) ·1=3,4 кВт·м (3.29)

где, 1,2· (ΣР) - суммарная мощность люминесцентных ламп

Р - суммарная мощность ламп накаливания

Расчетное сечение провода между щитами.

S=Мсщ-ощ3/С·ΔU=3,4/50·0,2=0,3 мм² (3.30)

Принимаем 4 одножильных провода АПВ с сечением токоведущей жилы 2,5 мм²

Расчетный ток на вводе в осветительный щит.

I=Р/μUн·cosφ=3,4/3·220·0,8=6,8 А (3.31

Проверка выбранного сечения по допустимому нагреву.

Iдоп=30А≥Iрасч=6,8 А (3.32)

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 мм² (3.33)

S2=110,6/50·2,3=0,9 мм² (3.34)

На всех группах принимаем провод АПВ4 (1·2,5), то есть четыре провода с сечением токоведущей жилы 2,5 мм² способ прокладки 4 провода в трубе.

Расчетный ток на группах.

I1=1980/3·220·0,98=3 А (3.35)

I2=1480/3·220·0,98=2,2 А (3.36)

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 (3.37)

Условие выполняется, значит принимаем выбранный ранее провод.

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.

3.5.3 Расчет осветительных установок молочного блока

Молочный блок предназначен для сбора очистки и охлаждения молока, освещение играет немаловажную роль в технологическом процессе, от уровня освещенности зависит производительность и здоровье персонала.

Таблица 3.5. Характеристики здания.

Высота помещений молочного блока Н=3м

3.5.3.1 Расчет мощности осветительной установки электрощитовой

Согласно (л-4) принимаем рабочее, общее равномерное освещение, нормированная освещенность составляет Ен=100Лк на вертикальной плоскости, на высоте 1,5м от пола стр.38 (л-4), т.к. помещение электрощитовой сухое то выбираем светильник ЛСП02 со степенью защиты IР20. Расчетная высота осветительной установки.

Нр=Н-Нс-Нр. п. =3-0-1,5=1,5м (3.38)

высоту свеса принимаем равной нулю, т.к подвесные кронштейны устанавливаться не будут.

Расчет мощности осветительной установки электрощитовой производим точечным методом, т.к в ней нормируется освещенность на вертикальной плоскости.

0,5·Нр=0,5·1,5=0,75<Lл=1,2

поэтому будем считать источник света линейный.

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

Р=в/2-Сщ=2,4/2-0,38=0,82м (3.118)

где, в - ширина помещения, м

Сщ - ширина щита, м

Расстояние от светильника до контрольной точки

dл=√Нр²+Р²=√1,5²+0,82²=1,7 (3.39)

Угол между вертикалью и линией силы света к контрольной точке.

γ=arctgР/Нр=arctg0,82/1,5=28º (3.40)

Угол под которым видна светящееся линия.

α=arctgLл/dа=arctg1,2/1,7=57,7º=1рад (3.41)

Условная освещенность в контрольной точке.

Еа=Iγ·cos²γ/2·Нр· (α+1/2sin2α) =135·cos²28º/2·1,5· (1+sin2·1/2) =48,3Лк (3.42)

где, Iγ=135кд сила света светильника в поперечной плоскости под углом γ=28º. Перейдем к вертикальной освещенности.

Еа. в. =Еа (cosΘ+Р/НрsinΘ) =48,3 (cos90º+0,82/1,5·sin90º) =26,4Лк (3.43)

где, Θ=90º-угол наклона поверхности.

Световой поток светильника.

Фс=1000·Ен·Кз·Нр/η·Еа. в. =1000·100·1,3·1,5/1·26,4=7386Лм (3.44)

где, η-коэффициент учитывающий дополнительную освещенность от удаленных светильников, т.к этих светильников нет то η=1

1000-световой поток условной лампы.

Световой поток одной лампы.

Фл=Фс/nс=7386/2=3693 (3.45)

Принимаем лампу ЛД-65 с Фк=4000Лм отклонение светового потока лампы, от расчетного потока находится в пределах -10%…+20%, и окончательно принимаем светильник ЛСП02 с 2 лампами ЛД-65

3.5.3.2 Расчет мощности осветительной установки молочной

Принимаем рабочее, общее равномерное освещение, нормированная освещенность составляет Ен=100Лк на высоте 0,8м от пола, т.к. помещение сырое то принимаем светильник ЛСП15 со степенью защиты IР54. Расчетная высота осветительной установки.

Нр=Н-Нс-Нр. п. =3-0-0,8=2,2м (3.46)

высота свеса равняется нулю, т.к крепежные кронштейны использоваться не будут.

Расстояние между светильниками.

L=Нр·λс=2,2·1,4=3,08 (3.47)

Количество светильников.

nс=а/Lс=13,8/3,08=5св. (3.48)

Количество рядов светильников.

nр=в/L=5,7/3,03=1ряд (3.49)

Расчет производится методом коэффициента использования светового потока, т.к. нормируется горизонтальная освещенность, помещение со светлыми ограждающими конструкциями. Индекс помещения:

i=а·в/Нр· (а+в) =13,8·5,7/2,2· (13,8+5,7) =1,8 (3.50)

по полученному индексу, а также типу светильника выбираем коэффициент использования светового потока Uоу=0,41. Световой поток светильника.

Фс=А·Ен·Кз·z/nс·Uоу=78,6·100·1,3·1,1/5·0,41=5482,4Лм (3.51)

Световой поток лампы

Фл=Фс/2=5482,4/2=2741,2Лм (3.52)

По полученному значению светового потока принимаем лампу ЛБ-40-1 с Фк=3200Лм, отклонение светового потока. Лампы от расчетного находится в пределах -10%…+20% и окончательно принимаем пять светильников ЛСП15 с 2 лампами ЛБ-40-1.

Расчет оставшихся помещений производим методом удельной мощности, т.к этим методом разрешается рассчитывать, когда расчет освещения не входит в основную часть задания.

3.5.3.3 Расчет мощности осветительной установки коридора

Принимаем рабочее общее равномерное освещение, освещение нормируется на высоте 0м от пола стр36 (л-4), т.к помещение сырое то принимаем светильник НСР01 со степенью защиты IР54

Расчетная высота осветительной установки.

Нр=Н-Нс-Нр. п. =3-0,2-0=2,8м (3.53)

т.к в коридоре будут устанавливаться крепежные кронштейны то Нс=0,2м

Расстояние между светильниками.

L=2,8·1,4=3,9м (3.54)

Количество светильников.

nс=а/L=17,8/3,9=4св. (3.55)

Количество рядов

nр=в/L=1,7/3,9=1ряд (3.56

Мощность лампы

Рл=А·Руд/nс=30,2·23,5/4=177,4Вт (3.57)

Руд=23,5 при кривой силе света "Д", h=3м, А=30,2м²

Окончательно принимаем 4 светильника НСР01 с лампой Б-215-225-200 с Рн=200Вт

3.5.3.4 Расчет мощности осветительной установки тамбура

Система освещения, нормированная освещенность, выбор светильника и расстояние между ними аналогично помещению коридора.

Количество светильников

nс=а/L=4/3,9=1св. (3.58)

т.к. при расчете тамбура в него была включена часть коридора и принимая в расчет что между ними установлена дверь, принимаем количество светильников равное 2

Количество рядов.

nр=в/L=1,9/3,9=1ряд

Мощность лампы.

Рл=А·Руд/nс=7,6·25,4/2=96,7Вт (3.59)

Руд=25,4 при кривой силе света "Д" h=3м, А=7,6м²

Принимаем 2 светильника НСР01 с лампой Б-215-225-100 с Рн=100Вт.

3.5.3.5 Расчет мощности осветительной установки вакуум-насосной

Принимаем общее равномерное рабочее освещение, освещение нормируется на высоте 0,8м от пола стр.35 (л-4), т.к помещение сухое то принимаем светильник ЛСП02 со степенью защиты IР20

Расчетная высота осветительной установки.

Нр=Н-Нс-Нр. п. =3-0-0,8=2,2м (3.60)

Расстояние между светильниками.

L=Нр·λс=2,2·1,4=3,08м (3.61)

Количество светильников.

nс=а/L=4,2/3,08=1шт (3.62)

Количество рядов.

nр=в/L=3,1/3,08=1ряд (3.63)

Мощность светильника

Рс=А·Руд/nс=13,02·12/1=156,2Вт (3.64)

Руд=12 при кривой силе света "Д" h=3м А=13,02м²

Мощность лампы.

Рл=Рс/2=156,2/2=78,1Вт (3.65)

Для освещения вакуум-насосной принимаем 1 светильник ЛСП02 с двумя лампами ЛД-80 с Рн=80Вт стр54 (л-4)

3.5.3.6 Расчет мощности осветительной установки лаборатории

Принимаем рабочее общее, равномерное освещение, т.к. помещение сухое то принимаем светильник ЛСП02 со степенью защиты IР20

Мощность светильника.

Рс=А·Руд/nс=5,67·5,2/1=32,4Вт (3.66)

Руд=5,2 Вт/м² при кривой силе света "Д" h=3м А=5,67м²

Мощность лампы.

Рл=Рс/2=32,4/2=16,2Вт (3.67)

Для освещения лаборатории принимаем светильник ЛСП02 с 2 лампами ЛД-40

с Рн=40Вт (3.68)

3.5.3.7 Расчет мощности осветительной установки моечной

Принимаем рабочее, общее равномерное освещение, т.к. помещение сырое то принимаем светильник НСР01 со степенью защиты IР54

Мощность лампы.

Рл=А·Руд/nс=5,13·25,4/1=130,3Вт (3.69)

Руд=25,4 Вт/м² при кривой силе света "Д" h=3м А=5,13м²

Принимаем светильник НСР01 с лампой Б-215-225-150 с Рн=150Вт

3.5.3.8 Расчет мощности осветительной установки уборной

Принимаем рабочее общее равномерное помещение, т.к. помещение сырое то принимаем светильник НСП03 со степенью защиты IР54

Мощность лампы.

Рл=А·Руд/nс=1,35·25,4/1=34,29Вт (3.70)

Руд=25,4 Вт/м² при кривой силе света "Д" h=3м А=1,35м²

Для освещения уборной принимаем светильник НСП03 с лампой БК-215-225-40 с Рн=40Вт

Таблица 3.6. Выбранное световое оборудование молочного блока.

3.5.4 Расчет осветительной сети молочного блока

3.5.4.1 Выбор сечения проводов ввода

Суммарная нагрузка между силовым и осветительным щитом.

РΣ=ΣРлн+1,2ΣРлл=1340+1152=2,5кВт (3.71)

ΣРлн=150+150+200+40+800=1340Вт (3.169)

1,2ΣРлл=1,2· (400+80+160+80+80+160) =1152Вт (3.72)

Момент нагрузки между силовым и осветительным щитом.

Мсщ-ощ=2,5·1,2=3кВт·м

Сечение проводов между щитами.

S=Мсщ-ощ/С·ΔU=3/50·0,2=0,3мм² (3.73)

значение коэффициента С и допустимых потерь напряжения аналогично что и при расчетах осветительной сети животноводческого комплекса.

Принимаем провод АППВ (3·2,5) с сечением токоведущей жилы S=2,5мм²

Ток на вводе в осветительный щит

Iсщ-ощ=РΣ/ U·cosφ=2,5/0,38·0,98=6,7А (3.74)

согласно стр.210 (л-6) допустимая токовая нагрузка на выбранное сечение составляет

Iдоп=23А

Iдоп=23А>Iсщ-ощ=6,7

Т.к. по условию допустимого нагрева провод проходит, то принимаем выбранный ранее провод окончательно.

Выбор сечение проводов на каждой группе.

Моменты нагрузки на каждой группе.

М1=Σ (Р·L) =1,2· (80·4,7+80·6,7+80·9,7+80·12,7+80·15,3) =4,7кВт·м

М2=200·6,45+200·5,7+200·9,15+200·12,1=6,7кВт·м

М3=1,2· (80·1,5+160·4,5+80·8,2+80·10,2) =2,7кВт

М4=1,2· (80·8,1) +150·10,1+1,2· (80·10,5) +150·13,5=5,3кВт

М5=1,2· (80·4,2) +40·2,1+40·2,8=0,6кВт·м

М6=100·6,2+100·6,2+100·7,2=1,9кВт·м

Сечение проводов на каждой группе.

S1=М1/С·ΔU=4,7/8,3·2,3=0,2мм² (3.75)

С=8,3 при однофазной линии U=220В и алюминиевой токоведущей жилы стр211 (л-5) ΔU аналогично, что и при расчетах животноводческого комплекса.

S2=6,7/8,3·2,3=0,3 мм²

S3=2,7/8,3·2,3=0,1 мм²

S4=5,3/8,3·2,3=0,2 мм²

S5=0,6/8,3·2,3=0,03 мм²

S6=1,9/8,3·2,3=0,1 мм²

На всех 6 группах принимаем провод АППВ (2·2,5) с сечением токоведущей жилы S=2,5мм², выбранный провод проверяем по условию допустимого нагрева.

Расчетные токи в группах

I1=Р1/U·cosφ=1,2·400/220·0,97=2,2А (3.76)

I2=400/220·0,97=1,8А

I3=1,2·400/220·0,97=2,2А

I4=1,2· (160) +300/220·0,97=2,3А

I5=1,2· (80) +80/220·0,97=0,8А

I6=300/220·0,97=1,4А

Наибольший расчетный ток вышел в 4 группе и составил I=2,3А, допустимая токовая нагрузка на двужильный провод сечением 2,5мм² Iдоп. =33А

Iдоп=33А>Iр=2,3

выбранный провод проходит по условию нагрева, а значит, окончательно принимаем именно его.

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

3.6 Расчет электропривода вакуумных насосов доильной установки

Для нормальной работы доильных установок в вакуумопроводе должен

поддерживаться вакуум 50000 Па (380 мм рт. ст). В предыдущих расчетах для доильной установки был выбран вакуум-насос марки УВУ-60/45 с подачей Q=60м³/ч и вакуумом р=10,8 Н/м²

Необходимая мощность электродвигателя для вакуум-насоса

Р=Q·р/1000·ηн·ηп=60·10,8/1000·0,25·0,72=3,7 кВт (3.23)

где, Q-подача вакуума насосом

р - давление вакуума

ηп-КПД передачи (ηп=0,72 стр. 207 (л-2)) (3.77)

ηн-КПД вакуум насоса (ηн=0,25 стр207 (л-2)) (3.76)

Для вакуум-насоса УВУ-60/45 выбираем электродвигатель серии RA112М4 с

Рн=4кВт n2=1430 об/мин η=85,5 КiIп=9 Кiп=2,2 Кimax=2,9

3.7 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 содержания углекислоты.

1,2·C+L·C1=L·C2 (3.78)

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

С - содержание СО2 в нужном воздухе, л/м³, для сельской местности С1=0,3л/м3, [л-1],

L-требуемое количество воздуха, подаваемое вентилятором, чтобы обеспечить в помещении допустимое содержание СО2 м³/ч,

С2 - допустимое содержание СО2 в воздухе внутри помещения, л/м³, принимаем по таблице 10.2, стр157, С2=2,5 л/м³, (л-2).

Определяем количество углекислого газа, выделяемого всеми животными.

С=С`·п=110·200=22000 л/ч. (3.79)

где, С` - количество СО2 выделяемого одним животным, л/ч, по таблице 10.1. принимаем С`=110л/ч [л-1],

п - количество поголовья животных, 200голов.

Требуемое количество воздуха подаваемого вентилятором.

L=1,2·С/ (С2-С1) =1,2·22000/ (2,5-0,3) =12000 м³/ч (3.80)

Расчетная кратность воздухообмена.

К=L/V=12000/4057=3 (3.81)

V-объем вентилируемого помещения, равняется 4057м³

L-требуемое количество воздуха, подаваемого вентилятором

Часовой воздухообмен по удалению излишней влаги.

Lи=1,1·W1/ (d2-d1) =1,1·28600/ (7,52-3,42) =5200 г/м³ (3.82)

где, W1-влага выделяемая животными внутри помещения

d2 - допустимое влагосодержание воздуха.

d1 - влагосодержание наружного воздуха

Влага выделяемая животными

W1=w·N=143·200=28600 г/ч (3.83)

где, w - влага выделяемая одним животным w=143 г/ч стр75 (л-1)

N-количество животных

Допустимое влагосодержание внутри помещения

d2=d2нас·φ2=9,4·0,8=7,52 г/м³ (3.84)

где, d2нас-влагосодержание насыщенного воздуха внутри помещения при оптимальной температуре +10ºС по табл.10.3 (л-2) d2нас=9,4 г/м³

φ-допустимая относительная влажность внутри помещения, по табл.10.2 (л-2) φ=0,8

Влагосодержание наружного воздуха.

d1=d1нас·φ=3,81·0,9=3,42 (3.85)

где, d1нас-влагосодержание насыщенного наружного воздуха

φ-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 - 3ºС и при такой температуре d1нас=3,81 φ=0.9

Давление вентилятора.

Р=Рд+Рс=105,6+1154,9=1260,5 Па (3.86)

где, Рд и Рс - динамические и статические составляющие давления вентилятора.

Динамическая составляющая давления

Рд=ρ·V²/2=1,25·13²/2=105,6 кг/м³ (3.87)

где, ρ-плотность воздуха

V-скорость воздуха, м/с V=10…15м/с (л-1)

Определяем плотность воздуха.

ρ=ρ0/ (1+α·U) =1,29/ (1+0,003·10) =1,25кг/м³ (3.88)

где, ρ0-плотность воздуха при 0ºС ρ0=1,29 кг/м³ стр34 [л-1]

U-температура воздуха

α - коэффициент учитывающий относительное увеличение объема воздуха при нагревание его на один градус α=0,003 стр.35 [л-1]

Статическая составляющая давления.

Рс=l·h+Рм=66,8·1.8+1035,1=1154,9 Па (3.89)

где, Lh-потеря давления, затрачиваемое на преодоление трения частиц воздуха о стенки трубопровода.

l-длина трубопроводов, равная 66,6м

h-потери давления на 1 метр трубопровода, Па/м

Рм - потери давления затрачиваемое на преодоление местных сопротивлений.

Потери напора на 1 метре трубопровода.

h=64,8·V ·/d · (ρ/1,29) =64,8·13· /750 · (1,25/1,29) =1,8 Па/м (3.90)

где, V-скорость воздуха в трубопроводе, м/с

d-диаметр трубопровода

d=2·а·в/ (а+в) =2·1000·600/ (1000+600) =750 мм (3.91)

где, а и в стороны прямоугольного сечения трубопровода а=1000мм в=600мм (л-5). Потери напора в местных сопротивлениях.

Рм=Σξ·Рд=Σξ·ρ·U²/2=9,8·1,25·13²/2=1035 Па/м (3.92)

где, ξ-коэффициент местного сопротивления, Σξ=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 м³/ч, при давлении 630 Па.

Ц4-70 N5 n=1350 об/мин η=0,8

Определяем число вентиляторов.

n=L/Lв=12000/6000=2 (3.93)

где, Lв - подача воздуха одним вентилятором.

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

Масса воздуха проходящего через вентилятор.

m1=ρ·S·V=1,29·0,6·13=10 кг/с (3.94)

где, ρ-плотность наружного воздуха, ρ=1,29кг/м³ стр45 (л-1)

S-площадь сечения трубопроводов S=0,6м² стр45 (л-2)

Полезная мощность вентилятора.

Рпол=m1·V²/2=10·13²/2=845Вт (3.95)

Мощность электродвигателя для вентилятора.

Р=Q·Р/1000·ηв·ηп=1,6·630/1000·0,8·0,95=1,3 кВт (3.96)

где, Q-подача вентилятора Q=1,6м³

Р - давление создаваемое вентилятором Р=630Па

ηв-КПД вентилятора ηв=0,8

ηп-КПД передачи ηп=0,95, для ременной передачи стр80 (л-1)

Расчетная мощность двигателя для вентилятора.

Рр=Кз·Р=1,15·1,3=1,5 кВт (3.97)

где, Кз - коэффициент запаса Кз=1,15 стр80 (л-1)

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

Расчет калорифера.

Определяем мощность калорифера.

Рк=Qк/860·ηк=16191/860·0,9=20,9 кВт (3.98)

где, Q-требуемая калорифера, ккал/ч

ηк-КПД установки ηк=0,9

Теплопередачу установки находят из уравнения теплового баланса помещения.

Qк+Qп=Qо+Qв (3.99)

отсюда

Qк=Qо+Qв-Qп=114744+26047-124600=16191 ккал/ч

где, Qо - теплопотери через ограждения, ккал/ч

Qв-тепло уносимое с вентилируемым воздухом

Теплопотери через ограждения

Qо=ΣК·F· (Vп·Qм) =8·2049· (10-3) =114744 ккал/ч (3.100)

где, К-коэффициент теплопередачи ограждения, ккал/ч К=8 (л-2)

F-площадь ограждений, м² F=2049 (л-3)

Uп - температура воздуха, подведенная в помещение, Uп=+10ºС

Uн - расчетная температура наружного воздуха, Uнм=-3ºС

Тепло, уносимое с вентилируемым воздухом.

Qв=0,237·ν·V (Qп-Uм) =0,239·1,29·12171· (10-3) =26047 ккал/ч (3.101)

где, ν-плотность воздуха, принимаемая равной 1,29 кг/м³ стр.56 (л-1)

V- обьем обогащаемого воздуха за 1 час

V=Vп·Коб=4057·3=12171м³ (3.102)

где, Vп - объем помещения равный 4057м³

Коб - часовая кратность воздухообмена

Тепловыделение в помещение

Qп=g·N=623·200=124600 ккал/ч (3.103)

где, g-количество тепла выделяемого одним животным за 1 час, для коров весом до 500 кг g=623 ккал/ч стр89 (л-1)

N-число коров.

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

Определяем мощность одного нагревательного элемента.

Рэ=Рк/μ·n=10,4/3·2=1,6 кВт (3.104)

где, n - число нагревателей.

μ - число фаз.

Рабочий ток нагревательного элемента

Iраб=Рэ/Uф=1,6/0,22=7,2 А (3.105)

где, Uф - фазное напряжение.

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

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

Таблица 3.7. Технические данные калорифера.

3.8 Выбор (описание) холодного и горячего водоснабжения

3.8.1 Выбор оборудования

При автоматизации водоснабжения значительно сокращаются затраты на подачу воды потребителям и улучшаются условия труда обслуживающего персонала. Проанализируем водоподъемные установки и выберем наиболее подходящую.

Водоподъемная установка ВУ-5-3ОА.

Предназначена для водоснабжения животноводческих ферм и т.д. с учетом потреблением воды 75…. .90 м³ .

В качестве водоисточников могут использоваться шахтные колодцы, открытые и закрытые водоисточники, скважины диаметром не менее 150 мм и динамическим уровнем воды не более 5 м.

Основные узлы: вихревой консольный насос ВК-2/26, гидроаккумулятор, система управления. Станция управления совместно с реле давления обеспечивает работу установки в автоматическом режиме, защиту от токов короткого замыкания, технологических перегрузок и перегрузок, вызванных потерей напряжения в одной из фаз питающей сети, ручное управление работой установки.

Установка снабжена предохранительным клапаном, предназначенным для сброса воды из трубопровода при повышении давления в гидроаккумуляторе выше 0,45 мПа. Водоподъемная установка ВУ-5-ЗОА имеет степень снижения затрат труда 33,3 и эксплуатационные издержки 27,17%.

Водоподъемная установка ВУ-10-ЗОА.

назначение аналогично ВУ-5-ЗОА и водоисточник тоже.

Основные узлы: два вихревых консольных насоса ВК-2/26, все остальные узлы такие же, как и у ВУ-5-ЗОА. Степень снижения затрат труда 27,3 и эксплуатационные издержки 17,47%.

Водоподъемная установка ВУ-16-28.

Предназначена для водоснабжения животноводческих ферм, жилых зданий, учреждений, суточная потребность которых не превышает 190 м³ .

Требования к источникам и скважин остаются стандартными.

Основные узлы: центробежный консольный насос 2К-20/30, два гидроаккумулятора вместимостью 0,3 м³ , станция управления манометр.

Комплектация станции стандартная, в том числе и защита.

Предохранительный клапан срабатывает также выше 0,45 мПа.

Водоподъемная установка ВУ-10-80.

Назначение аналогично, с суточным потреблением до 150 м³ . Водоисточник аналогичен, динамический уровень воды до 60 м.

Основные узлы: электронасос ЭЦВ-10-80, гидроаккумулятор, станция управления. Работа станции и комплектация такая же.

Установка снабжена предохранительным клапаном, срабатывает при повышении давления в гидроаккумуляторе выше 0,45 мПа.

Достоинства конструкции ВУ-10-80 это простота обслуживания, малые габаритные размеры, хорошая монтажная пригодность, надежность работы автоматики, наличие в гидроаккумуляторе разделяющей диафрагмы между водой и воздушной подушкой, что препятствует насыщению воды воздухом. Также можно отнести сюда и достоинство это стоимость подачи воды этими установками в 1,5…2 раза меньше, чем водонапорными башнями.

К недостаткам можно отнести лишь то, что пневматические безбашенные водоподъемные установки могут применяться только при бесперебойном электроснабжении, т.к запас воды в пневмоаккумуляторе мал. (Белянчинков; Смирнов)

Водоподъемник винтовой 1ВЭ-20/3.

Предназначен для водоснабжения животноводческих ферм, пастбищ из шахтных колодцев и скважин с обсадными трубами диаметром не менее 6″ уровнем воды в водоисточнике не менее 700 мм.

Основные узлы: насос, трансмиссия, водоподъемные трубы, электродвигатель, колонка, сливной патрубок.

Одновинтовой насос объемного действия состоит из хромированного однозаходного левого винта с эксцентриситетом 10,8 и шагом 72 мм, корпуса и приемника, навинчивающегося на нижний конец корпуса. В приемнике расположен клапан, удерживающий воду в трубах, находящихся ниже сливного устройства.

Верхняя крышка насоса соединяет его с колонной водоподъемных труб.

Трансмиссия водоподъемника выполнена из валов длиной 1,5 и 1 м, резиновых подшипников и соединительных муфт.

Колонка, предназначена для крепления насоса с водоподъемными трубами и трансмиссией на раме и передачи крутящего момента от электродвигателя, состоит из корпуса, шкива, трубчатого и ведущего валов, мало удерживающие трубки.

Привод органов водоподъемника от асинхронного короткозамкнутого электродвигателя.

Обслуживает рабочий.

Башни водонапорные стальные БР-15У; БР-25У и БР-50У

Предназначены для применения в системах сельскохозяйственного водоснабжения, а также в водопроводах населенных пунктах и небольших предприятиях.

Каждая водонапорная башня сварена в виде ствола и бака, которые в период эксплуатации постоянно заполнены водой.

Башни не отапливаемые, снабжены на внутренних стенках баков скобами, удерживающими образующуюся зимой ледяную малотеплопроводную рубашку, являющуюся теплоизоляцией. Используются также эффект выделения скрытой теплоты льдообразования, вследствие чего темп намерзания слоя льда замедлен и к концу зимы не превышает 300мм. Башни рассчитаны на температуру воздуха до - 40⁰ С.

При использовании станции автоматического управления типа ПЭТ и ШЭТ в баке башни устанавливают датчики верхнего и нижнего уровня воды.

Расстояние между ними образует высоту регулирующего объемом бака. Внутри бака имеется водоподъемная труба, которая выведена из башни в

нижней части ствола. Здесь же установлены смотровые люки и напорный трубопровод от водоподъемника.

Башни устанавливают на фундаменте, бетонированную площадку. Напорный и водозаборный трубопроводы вместе прохода их к башне утепляют.

К недостаткам бесшатровых башен можно отнести образование большого количества заледенения на стенках бака и ее сложность в установке, что приводит к большим затратам, также могут отказать датчики уровня воды.

Все проанализированные водоподъемные установки и их технические характеристики сводим в таблицу.

Таблица 3.8. Технические характеристики водоподъемных установок.

3.8.2 Определение мощности установки

Для расчета расхода воды учитывают вид, число, животных и индивидуальные нормы водопотребления. Кроме того, находят количество воды, требуемое для производственно-технических нужд и пожарной безопасности животноводческой фермы.

Норма водопотребления называется количество воды, расходуемое одним потребителем в единицу времени (сутки).

В нормы водопотребления для животных включает расходы воды на поение, мойку помещений, молочной посуды, приготовление кормов, охлаждение молока и др. Расходы воды на фермах очень неравномерен как в течение года так и в течение суток, поэтому выбираем среднесуточные нормы водопотребления за год. Белянчиков. Смирнов

Окончательно принимаем норму водопотребления на одно животное, дм³ /сут; при механизированной дойке и при наличие внутреннего водопровода равное 120 дм³ /сут. Белянчиков. Смирнов

Определяем среднесуточный расход воды (дм³ /сут) на ферме находим

Q_{СР. СУТ} =N. q+Qпож. (3.106)

Где: N-число животных 400;

q-среднесуточные нормы водопотребления 120 дм³ /сут или 0,12м³ ;

Qпож. - расход воды на пожаротушение, м³

Согласно СНиП от 2.04.02года и СНиП 2.10 03-84* пункт 2.11 пункт 2.17 пункт 2.24 [таблица 7, " Наружные сети водоснабжения "] 10л/сек для категории Д.

Qпож. = (10^.3 600) /1000^.2 =72м³

Qср. сут. =400.0,12+72=120м³

Для расчета водопроводных сооружений необходимо знать максимальный суточный Qmax сут, максимальный часовой Qmax час и секундный q_С расход воды. Максимальный суточный расход воды

Qmax сут=К сут. Qср. сут (3.107)

Где: К сут - коэффициент суточной неравномерности (1,3…. .1,5) принимаем 1,4

Qmax сут=1,4.120=168м³

Средне часовой расход воды

Qср. час= Qmax сут. /24 (3.108)

Qср. час=168/24=7м³

Максимальный часовой расход воды

Qmax час=Кч. Qср. час

Где: Кч - коэффициент часовой неравномерности (Кч=2…4)

Значение коэффициента неравномерности уточняют в каждом отдельном случае в зависимости от вида животных, способа их содержания и климатических условий.

Qmax час=3.7=21м³

Секундный расход воды

q_С = Qmax час/3600 (3.109)

q_С =21/3600=0,0058м³

Расчет водонагревателя.

Требуемая тепловая мощность нагревателя вычисляют по формуле:

Ртр = mc (t2 - t1),

где m - масса нагреваемого материала, кг;

с - удельная теплоемкость материала, кДж/кг * ºС;

t2, t1 - начальная и конечная температура нагрева, ºС.

Ртр= 50000 * 4,18 (37 - 10) = 19 кВт

Установленная мощность:

Руст = kз * Ртр,

где kз - коэффициент запаса учитывающий необходимость увеличения мощности из-за старения нагревателей (принимается 1,1-1,3) [2].

Руст= 1,15 * 19 = 22 кВт.

Диапазон регулирования электродных водогрейных котлов от 10% до 100% при номинальной мощности 100 кВт, для первоначального нагрева выберем водогрейный котел ЭПЗ - 25/0,4 с номинальной мощностью 25 кВт.

При известной мощности рассчитаем конструктивные размеры плоского электрода водонагревателя ЭПЗ-25/0,4.

Определим расстояние между электродами:

l=U/Eдоп,

где U - фазное напряжение;

Eдоп - допустимая напряженность поля между электродами принимают

15 * 10³ В/м [5].

l =380/15 * 10³ = 0,025м.

Определим расчетное сопротивление водонагревателя:

R= U²/Р∆,

где Р∆ - удельное сопротивление.

Р∆= Р/n,

где n - количество электродов.

Р∆= 25/6 = 4,1кВт.

Определяем удельное сопротивление воды при заданной температуре:

ρ - удельное сопротивление воды при t= 90ºС; r=70 Ом*м.

Определим площадь сечения электродов:

Нагревательным элементом исходного материала является труба, которая находится внутри резервуара, теплоносителем является вода, нагревающаяся от водонагревателя ЭПЗ-25/0,4

Площадь поверхности нагрева трубы определяем по формуле [6] ;

где Р_тр - требуемая мощность теплоты на нагрев материала, Вт;

1,2 - коэффициент, учитывающий потери теплоты;

k-коэффициент теплопередачи от теплоносителя к воде, Вт/м² *°С;

t_п и t_о - начальная и конечная температура подающего материала, °С;

t_r и t_х - расчетные температуры подающей и обратной воды, °С.

3.9 Расчет силовой сети молочного блока

Таблица 3.9. Выбранное технологическое оборудование молочного блока.

В таблице приведено технологического оборудования для комплекса. 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, схема компоновки приведена ниже.

Моменты нагрузки на группах.

М=Σ (Р·L) (3.110)

где, Σ-сумма токоприемников подключенных к данной группе

Р-мощность токоприемника

L-расстояние от установки до силового щита.

М1=4·4,4+4·5,4=39,2 кВт·м

М2=4,5·5,25+0,6·5,25+1,7·5,25+4,5·6,3+0,6·6,3+1,7·6,3=78,3 кВт·м

М3=1,1·6,2+1,1·7,3=14,8 кВт·м

М4=4·7,3+0,37·7,3+4·8,5+0,37·8,5=67,3 кВт·м

Расчетное сечение.

S=М/С·ΔU (3.111)

т.к напряжение на группах принято 380В то С=50, отклонение напряжения на группах принимаем 2,5% данный процент потерь напряжения разрешает ПУЭ

S1=39,5/50·2,5=0,3мм²

S2=78,3/50·2,5=0,6мм²

S3=14,8/50·2,5=0,1мм²

S4=67,3/50·2,5=0,6мм²

На всех отходящих группах принимаем кабель АВВГ (4·2,5) с Iдоп=28А,

выбранный кабель проверяем по условию нагрева длительным расчетным током.

Для этого определяем токи на группах, т.к токи всех токоприемников известны, то токи на группах находим суммированием токов электродвигателей которые подключены к данной группе

Iгр=ΣIн (3.112)

Расчетные токи на группах

I1=9+9=18А

I2=10+2+3+10+2+3=30А

I3=3+3=6А

I4=9+1+9+1=20А

Во в 2 группе расчетный ток превысил допустимую токовую нагрузку на выбранный кабель поэтому увеличиваем сечение до 4 мм² и окончательно принимаем кабель АВВГ (4·4) с Iдоп=38А

Iдон=38А≥Iраб=30А (3.113)

Условие соблюдается значит кабель выбран верно. На оставшихся группах максимальный расчетный ток вышел в 4 группе и составил 20А эту группу и принимаем в расчет при проверке выбранного кабеля по условию нагрева.

Iдоп=28А≥Iраб=20А (3.114)

Для остальных групп принимаем кабель АВВГ (4·2,5) т.к этот кабель проходит по условию допустимого нагрева.

3.9.1 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=ΣIн+ (КjIп·Iн) =2+3+ (7,5·10) =80А (3.115)

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. =500В≥Uн. у. =380В

Iн. а. =50А≥Iраб=30А

Iн. р. =40А≥Кн. р. ·Iраб=1,1·30=33А (3.116)

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.

Суммарные ток всех силовых групп.

Iс=ΣIг=18+30+6+20=74А (3.117)

где, ΣIг-сумма токов в группах. Общий вводной ток в силовой щит:

Iв=Iс+Iо=74+6,7=80,7 (3.118)

где, Iо - ток 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=ΣIн+ (КjIп·Iн) =18+6+20+6,7+ (7,5·10+7,5·10) =200,7А (3.119)

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. =500В≥Uн. у. =380В

Iн. а. =160А≥Iраб=80,7А

Iн. р. =100А≥Кн. р. ·Iраб=1,1·80,7=88А (3.120)

Iотс=480А≥Кн.э. ·Imax=1,25·200,7=250,8А

Окончательно принимаем выбранный ранее автомат, т.к он проходит по всем условиям.

Таблица 3.10. Характеристики выбранных автоматических выключателей.

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 3.11. 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.

Моменты нагрузки на группах.

М1=Σ (Р·L) =1,5·10,5+12·10,5=141,7 кВт·м (3.121)

М2=1,5·79,5+12·79,5=1037 кВт·м

М3=4·25+1,5·25+4·25+1,5·25=275 кВт·м

Расчетное сечение кабелей на каждой группе.

S1=М1/С·ΔU=141,7/50·2,5=1,1 мм² (3.122)

S2=1037/50·2,5=8,2 мм²

S3=275/50·2,5=2,2 мм²

Значение коэффициента С и ΔU аналогично молочному блоку.

Расчетные токи в группах.

Ток электротэн вентиляционной установки.

I=Р/√3·U·cosφ=12/1,7·0,38·1=18,5 А (3.123)

где, Р - мощность тэн вентиляционной установки.

U - номинальное напряжение

cosφ - коэффициент мощности, т.к нагрузка активная то cosφ=1

Т. к. все токи известны, то рабочий ток на группе определяем суммированием токов электроприемников подключенных к данной группе.

I1=4+18=22А (3.124)

I2=4+18=22А

I3=9+4+9+4=26А

На всех трех группах принимаем четырехжильный кабель марки АВВГ с сечением токоведущей жилы на 1 группе 2,5 мм², на 2 - 10 мм² на 3 - 2,5 мм², выбранный кабель проверяем по нагреву длительным расчетным током. Допустимая токовая нагрузка на сечение 2,5 мм² составляет Iдоп=28А на сечение 10 мм² Iдоп=60А.

Проверка выбранного кабеля на группах.

Iдоп=28А≥I1расч=22А

Iдоп=80А≥I2расч=22А (3.125)

Iдоп=28А≥I3расч=26А

Окончательно принимаем выбранные раннее кабеля, т.к они проходят по условию нагрева длительным расчетным током, способ прокладки кабель в трубе.

Выбор силового щита и аппаратуры защиты.

Ток на вводе в силовой щит.

Iв=Iс+Iо=70+39,8=109,8А (3.126)

где, Iс - ток силовой сети

Iо - ток осветительной сети.

Суммарный ток на вводе с учетом пускового тока самого мощного двигателя.

Imax=ΣIн+ (Iн·КjIп) =35+35+4+4+ (9·5,5+9·5,5) =216,8А (3.127)

Т.к. имеются два самых мощных двигателя с одинаковой мощностью, то определяем их суммарный пусковой ток.

Общие токи на группах.

I1max=28+ (7·6,2) =71,4 А (3.128)

пусковой ток 1 группы аналогичен пусковому току 2 группы

I3max=4+4+ (9·5,5+9·5,5) =107А (3.129)

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)

При проверке автоматов на группах будем учитывать самую мощную группу, их вышло 2, т.к они имеют одинаковую нагрузку, то в расчет принимаем одну из них.

Uн. а. =500В≥Uн. у. =380В, Iн. а=50А≥Iрасч=35А

Iн. р=40А≥Кн. р. ·Iрасч=1,1·35=38,5А (3.130)

Iотс=175А≥Кн.э. ·Imax=1,25·71,4=89,2А

Все условия выполняются, значит, окончательно на группах принимаем выбранный ранее автоматический выключатель.

Проверка выбранного автоматического выключателя на вводе.

Uн. а. =500В≥Uн. у. =380В

Iн. а. =160А≥Iрасч=135,8А

Iн. р. =150А≥Кн. р. ·Iрасч=1,1·135,8=149,3А (3.131)

Iотс. =480А≥Кн.э. ·Imax=1,25·216,8=271А

Все условия выполняются значит принимаем выбранный ранее на вводе автоматический выключатель серии ВА 51-33 а также окончательно принимаем силовой щит серии ПР8501 с автоматом на вводе ВА51-33 и с 4 автоматами на отходящих группах серии ВА51-31.

Таблица 3.12.Характеристика автоматических выключателей силового щита.

Установленная мощность одного комплекса.

Руст=Рж+Рм=105+35=140 кВт (3.132)

Учитывая, что в отделении 8 комплексов то установленная мощность всего комплекса

140 кВт х 8 = 1120 кВт

4. Составление 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 4.1. 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 12000 м³, а подача воздуха выбранных вентиляторов в сумме равняется 12000 м³, то будем считать что вентиляционная система в зимнее время будет постоянно работать.

Таблица 4.2. Интервалы и время работы технологического оборудования в зимний период.

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

Таблица 4.3. 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)) (4.1)

где, Р - номинальная мощность установки, кВт

t - время работы установки, ч

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 (4.2)

Годовое потребление энергии доильной установкой.

Wгод=8· ( (4,2·165) + (4,2·200)) =12264 кВт·ч (4.3)

Годовое потребление электроэнергии танком охладителем.

Wгод=8· ( (6,5·165) + (6,5·200)) =18980 кВт·ч

Годовое потребление электроэнергии холодильной установкой.

Wгод=6,8· ( (10,2·165) + (10,2·200)) =25316,4 кВт·ч (4.4)

Определяем годовое потребление электроэнергии на вентиляцию воздуха.

Wгод=54· (24·200) =259200 кВт·ч (4.5)

Годовое потребление электроэнергии на освещение.

Потребление электроэнергии на дежурное освещение.

Wгод=1,6· (24·365) =14016 кВт·ч (4.6)

Годовое потребление электроэнергии на рабочее освещение.

Wгод=18· ( (1,1·165) + (7,15·165)) =29007 кВт·ч (4.7)

Годовое потребление на различные вспомогательные нужды.

Wгод=5· (8·264) =10560 кВт·ч (4.8)

где, 264 - среднее количество рабочих дней в году.

Общее потребление электроэнергии.

Wобщ=ΣРWгод=7458+12264+18980+25316,4+259200+14016+29007+10560=376801 кВт·ч (4.9)

Стоимость потребленной электроэнергии.

СтW=Wобщ·Ц=376801·1,3=489841,3 руб (4.10)

где, Ц - цена одного кВт·ч

5. Выбор Т.П. 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 5.1. Установленная мощность потребителей.

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

Р=Руст·Ко·Кд (5.1)

где, Руст - установленная мощность потребителя, кВт

Ко - коэффициент одновременности

Кд - коэффициент

Мощность гаража

Рг=15·0,6·0,8=7,2 кВт

Мощность вентсанпропускника

Рв=10·0,8·0,8=6,4 кВт

Мощность ветпункта

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=ΣР=7,2+6,4+3+13,2+0,6+36+37+37+22,4+21,6=184 кВт (5.2)

где, ΣР - сумма мощностей

Полная мощность в дневной максимум

S=Рд/cosφ=184/0,8=230 кВа (5.3)

Определяем активную мощность потребителей в вечерний максимум.

Рв=Руст·Ко·Кв (5.4)

где, Кв - коэффициент вечернего максимума Кв=0,7

Уличное освещение

Ру=12·1·0,7=8,4 кВт

Мощность артскважины

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

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/cosφ=145,3/0,8=181,6 кВа (5.5)

Силовой трансформатор выбираем с учетом максимальной нагрузки потребителя, максимальная нагрузка вошла в дневной максимум, и составила 230 кВа Рд=230 кВа>Рв=181,6 кВа, поэтому принимаем силовой трансформатор с учетом дневного максимума.

Трансформатор выбираем согласно соотношению.

Sн≥Sрасч (5.6)

где, Sн - номинальная мощность трансформатора, кВа

Sрасч - расчетная мощность, кВа

Выбираем три силовые трансформаторы ТМ-630 с Sн=630 кВа

Sн= (2х630) кВа≥Sрасч=1260 кВа

условие выполняется, значит, трансформатор выбран верно.

Таблица 5.2. Технические характеристики силового трансформатора.

Расчет линии 10 кВ

Расчет линии 0,4 кВ

Расчет производим методом экономических интервалов, начиная расчет с самого удаленного участка.

Расчетная схема ВЛ-0,4 кВ

Расчет производится по следующим формулам.

Мощность на участке

Руч=ΣР·Ко (5.14)

где, ΣР - сумма мощностей участка

Ко - коэффициент одновременности зависящий от числа потребителей.

Полная мощность участка

Sуч=Руч/cosφ (5.15)

где, cosφ - коэффициент мощности

Эквивалентная мощность.

Sэкв=Sуч·Кд (5.16)

где, Кд - коэффициент 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=4,7кВт

Sуч=4,7/0,8=5,8 кВа

Sэкв=5,8·0,7=4,1 кВа

Участок Р₁ 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 ΔUтабл=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 (5.17)

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

Lуч - длина 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% (5.18)

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 2 отходящей линии.

2 линия питает молочную и ферму на 200 голов.

Участок 8-9

Р8-9=Р9=35 кВт

S8-9=35/0,8=43,7 кВа

Sэкв=43,7·0,7=30,6 кВа

Участок А-8

РА-8= (Р8-9+Р8) ·Ко= (35+66,2) ·0,9=91,8 кВт

SА-8=91,8/0,8=113,8 кВа

Sэкв=113,8·0,7=79,6 кВа

Для второй отходящей линии принимаем провод А-35

Sпров=1035кВа>Sэкв=79,6кВа

условие выполняется, значит, провод выбран верно.

Проверка выбранного провода на потери напряжения.

U8-9=0,876·43,7·35·10=1,3%

UА-8=0,876·113,8·45·10=4,4%

Суммарная потеря напряжения на участках

UА-9=U8-9+UА-8=1,3+4,4=5,7%

Полученный процент потерь удовлетворяет требованиям ПУЭ и выбранный ранее провод принимаем окончательно.

Расчет 3 отходящей линии.

Третья линия питает родильное отделение и 2 животноводческий комплекс.

Участок 10-11

Р10-11=Р11=50 кВт

Sуч=50/0,8=62,5 кВа

Sэкв=62,5·0,7=43,7 кВа

Участок А-10

РА-10= (Р10-11+Р10) ·Ко= (50+66,2) ·0,9=104,5 кВт

Sуч=104,5/0,8=130,7 кВа

Sэкв=130,7·0.7=91,5 кВа

Т.к. протяженность линии и расчетная мощность вышла большая то принимаем провод марки А-70 с Uтабл=0,387

Потери напряжения на участках.

U10-11=0,387·62,5·30·10=0,72%

UА-10=0,387·130,7·90=4,5%

Потери напряжения на всей линии.

UА-11=U10-11+UА-10=0,72+4,5=5,2%

Отклонение напряжения находится в допустимых пределах значит окончательно принимаем выбранный ранее провод.

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 сети - силовых трансформаторов, линий электропередачи. Напряжение, подведенное к силовому трансформатору, считают неизменным и равным номинальному.

Сопротивление силового трансформатора 10/0,4 кВ

Zт=Uк. з. ·U²ном/ (100·Sном. т) =4,5·0,4²·10³/ (100·250) =29 Ом (5.19)

где, Uк. з. - напряжение короткого замыкания, в предыдущих расчетах был выбран силовой трансформатор с Uк. з=4,5%

Uном - номинальное напряжение с низкой стороны, кВ

Sном - номинальная мощность силового трансформатора, кВа

Трехфазный ток к. з. в точке К1

Iк1=Uном/ (√3· (Zт+Zа)) =400/ (1,73· (29+15) =4,71 кА (5.20)

где, Zа - сопротивление контактных поверхностей коммутационных аппаратов принимают равным 15 Ом стр.34 (л-7)

Находим сопротивление первой отходящей линии ВЛ N1

Индуктивное сопротивление линии

Хл=Хо·l=0,35·380=133 Ом (5.22)

где, Хо - индуктивное сопротивление провода, для провода марки А-35 Хо=0,35 Ом/м

l - длина линии, м

Активное сопротивление линии

Rл=Rо·l=0,85·380=323 Ом (5.23)

где, Rо - активное сопротивление провода, для провода марки А-35 Rо=0,59 Ом/м

Результирующее сопротивление

Zрез=√ (Хл) ²+ (Rл) ²=√ (133) ²+ (323) ²=349 Ом (5.24)

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=√ (28) ²+ (68) ²=73,5 Ом

Сопротивление третьей отходящей линии, длина линии l=120м индуктивное и активное сопротивления выбранного провода Хо=0,35 Ом/м Rо=0,59 Ом/м стр 40 (л-7)

Индуктивное сопротивление линии.

Хл=0,35·120=42 Ом

Активное сопротивление линии

Rл=0,59·120=70,8 Ом

Результирующее сопротивление

Zрез=√ (42) ²+ (70,8) ²=82,3 Ом

Определяем токи коротких замыканий в точке К1

Трехфазный ток к. з. в точке К1

I³к2=Uном/ (√3· (Zт+Zл)) =400/ (1,73· (29+349)) =0,61 кА (5.25)

Двухфазный ток к. з.

I²к2=0,87·I³к2=0,87·0,61=0,53 кА (5.26)

Однофазный ток к. з.

Iк2=Uф/√ [ (2· (Rл) ²) + (2· (Хл) ²)] +1/3Zтр. =230/√ [ (2· (323) ²) + (2· (133) ²)] +104=0,38кА

где, Zтр. - сопротивление трансформатора приведенное к напряжению 400 В при однофазном к. з.

Расчет токов коротких замыканий в точке К3. Трехфазный ток к. з.

I³к3=400/ (1,73· (29+73,5)) =2,2 кА

Двухфазный ток к. з.

I²к3=0,87·2,2=1,9 кА

Однофазный ток короткого замыкания

Iк3=230/√ [ (2· (68) ²) + (2· (28) ²)] +104=1,1 кА

Расчет токов коротких замыканий в точке К4

Трехфазный ток к. з.

I³к. з. =400/ (1,73· (29+82,3)) =2 кА

Двухфазный ток к. з.

I²к. з. =0,87·2=1,7 кА

Однофазный ток к. з.

Iк4=230/√ [ (2· (70,8) ²) + (2· (42) ²)] +104=1 кА

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. (5.28)

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

Iраб - номинальный 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/√3·Uн=65,2/1,73·0.4=94,4 А (5.29)

где, S - полная 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 (5.30)

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

Uн. а. =440В≥Uн. у. =380В

Iн. а. =160А≥Iраб=94,4А (5.31)

Iпред. откл=32А≥Iк. з. =0,61кА

Максимальный ток короткого замыкания взят из предыдущих расчетах.

Все условия выполняются, значит, автомат выбран верно.

Выбор автомата на второй отходящей линии.

Рабочий ток линии.

Iраб=Sл/√3·Uн=92,8/1,73·0,4=134,6 А (5.32)

Расчетный ток теплового расцепителя

Кн. р. ·Iраб=1,1·134,6=148,2 А (5.33)

Для второй линии принимаем автомат серии А3134 с Iн=200А Iн. р. =150А и Iпред. отк. =38А

Выбор автомата на второй отходящей линии.

Рабочий ток линии

Iраб=114,1/1,73·0,4=165,3 А (5.34)

Расчетный ток теплового расцепителя.

Кн. р. ·Iраб=1,1·165.3=181,8 (5.35)

Для третьей линии принимаем автомат серии А3134 с Iн=200А Iн. р. =200 А и Iпред. окл=38 А

Таблица 5.3 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. /√3·Uн=250/1,73·0,4=362,3 А (5.31)

где, Sн. т. - номинальная мощность выбранного трансформатора

Uн - номинальное напряжение с низкой стороны.

Ток в цепи в форсированном режиме.

Iраб. фор. =1,2·362,3=434,7 А (5.32)

Выбираем трансформатор тока серии ТК-20 у которого Uном=660В Iном=400А стр 112 (л-6)

I1=500А≥Iраб. фор. =434,7А (5.33)

У выбранного трансформатора тока выполняется условие по первичному току, значит, окончательно принимаем именно его.

Выбор рубильника.

Рубильник предназначен для нечастых включений и отключений вручную электроустановок до 660В. Выбор рубильника сводится к сравнению рабочего тока электроустановки к номинальному току на которое расчитана 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 (5.34)

Условие выполняется, значит, рубильник выбран верно.

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. /√3·Uн=250/1,73·10=14,4 А (5.35)

где, Sн. тр. - номинальная мощность силового трансформатора

Uн - номинальное 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 (5.36)

Выбираем предохранитель ПК-10/40 с плавкой вставкой на 40 А

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 (5.37)

Iн. р. ≥Iраб

где, Uн. р. - номинальное напряжение разъединителя

Uн. у - номинальное напряжение установки

Iн. р. - ток номинальный разъединителя

Iраб - максимальный 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, значит, разъединитель выбран верно.

Таблица 5.4 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 (л-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 ρ0=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·ρ0=1,15·1,1·120=152 Ом·м (5.38)

где, Кс - коэффициент сезонности принимают в зависимости от климатической зоны, Кс=1,15

К1 - коэффициент учитывающий состояние грунта при измерении К1=1,1

Сопротивление вертикального заземлителя из круглой стали.

Rв=0,366·ρрасч (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 (5.39)

где, d - диаметр стержня

l - длина электрода

h - глубина заложения, равная расстоянию от поверхности земли до середины трубы или стержня.

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

Rп. з. =30ρ/100=30·152/100=45 Ом (5.40)

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 (5.41)

где, Rп. з. - сопротивление одного повторного заземления

n - число 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 (5.42)

где, rз - сопротивление 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 (5.43)

Принимаем для расчета наименьшее из этих значений rиск=10 Ом

Определяем теоретическое число стержней.

nт=Rв/rиск=31,2/10=3,12 (5.44)

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 (5.45)

Сопротивление полосы связи.

Rп=0,366·ρрасч·lg [2l²/ (d·n)] /l=0,366·300·lg [2-20²/0,04·82] /20=24,2Ом (5.46)

ρрасч=2,5·1·120=300 Ом таблица 27.2 и 27.9 (л-7). При n=4 а/l=5/5=1 ηв=0,69 и ηг=0,45.

Действительное число стержней.

nд=Rв·ηг [1/ (rиск·ηг) - 1/Rп] ηв=31,2·0,45 [1/ (10·0,45) - 1/24,2] ·0,69=3,5 (5.47)

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

Действительное сопротивление искусственного заземления.

rиск=Rв·Rп/ (Rп·n·ηв+Rв·ηп) =31,2·34,2/ (21,2·4·0,69+31,2·0,45) =9,4Ом<10Ом (5.48)

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 (5.49)

Если же расчет выполнен без учета полосы связи то действительное число стержней.

nд=n/ηв=4/0,69=5,8 (5.40)

Для выполнения заземления принимаем 6 стержней.

6. Техника безопасности

6.1 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 четырехпроводой.

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.

6.2 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 освещения - светильник. Учитывая, 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 мегомметром изоляцию ручного электроинструмента, а также проверка отсутствия обрыва заземляющей жилы. Линия 0,4 кВ питающая ферму выполняется проводом одинакового сечения. В трехфазных четырехпроходных сетях до 1000В с глухозаземленной нейтралью применяется зануление с повторным заземлением.

6.3 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 статьи 14 федерального закона все организации обязаны:

а) планировать и осуществлять необходимые меры в области защиты работников организаций и подведомственных объектов производственного и социального назначения от чрезвычайных ситуаций;

б) планировать и проводить мероприятия по повышению устойчивости функционирования организаций и обеспечиванию жизнедеятельности работников в чрезвычайных ситуациях;

в) обеспечить создание, подготовку и поддержание в готовности к применению сил и средств по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций, обучение работников организации способам защиты и действиям, в чрезвычайных ситуациях в составе невоенизированных формирований;

г) создавать системы оповещения;

д) обеспечивать организацию и проведение спасательных и других неотложных работ;

е) создавать резервы финансовых и материальных ресурсов для ликвидации чрезвычайных ситуациях;

ЗАО " Агрофирма Луговская" распложено в районе реки Тура, при весеннем таянии снега часто наблюдается затопление пастбищ и полей, а также территории населенного пункта. Для этого в районе затопляемых мест возведятсмя дамбы, проводятся противопаводковые мероприятия.

7. Технико-экономические расчеты

Стратегическая задача предприятия на ближайший период - выработка больше продукции на существующих мощностях, что требует интенсивного ведения хозяйства.

Использование водоподъемной установки ВУ - 10/80 создать более благоприятные условия труда для рабочих предприятия, тем самым увеличить производительность их труда.

Смета дополнительных капитальных вложений [Л.22]

Таблица 7.1

1. Произведем расчет эксплуатационных затрат [Л.23]

И_пр = И_а + И_{эл. эн} + И_тр + И_пр , (7.1)

где И_а - амортизационные издержки;

И_{эл. эн -} издержки на электроэнергию;

И_тр - издержки на текущий ремонт; И_пр - прочие издержки

И_{а. пр} = Σ Б · Н_а / 100, (7.2)

где Н_а = 6,4% - норма амортизационного оборудования;

И_{а. пр} = 27020·6,4/ 100 = 1730 руб/год

И_{эл. эн. пр} = Σ Р_уст · t_{раб. год} · Ц, (7.3)

где Σ Р_уст = 0,25 кВт - установленная мощность;

t_{раб. год} = 1488 час - годовое рабочее время;

Ц = 0,64 руб - цена за 1 кВт·ч

И_{эл. эн. пр} = 0,25 · 1488 · 0,64 = 232 руб/год

И_тр = 0,8 · И_а , (7.4)

И_тр = 0,8 ·1730 = 1384 руб/год

И_пр = (И_а + И_{эл. эн} + И_тр ) ·0,1 = (1730 + 232 + 1384) ·0,1= 335 руб/год

И = 1730 + 232 + 1384+ 253 = 3599 руб/год

2. Годовая экономия

Э_г = Дд - И, (7.5)

где Дд - дополнительный доход за счет использования водоподъемной установки

Дд = Ц · Дп, (7.6)

где Дп - дополнительная продукция, кг;

Ц - средняя цена 1 кг полученной дополнительно продукции;

Дд = 25 · 350 = 8750 руб/год

Э_г = 8750 - 3599 = 5151 руб

3. Срок окупаемости

Т_о = Δ К/ Э_г , (7.7)

Т_о = 27020/5151=3,5 года

Литература

1. Кондратенков Н.И., Грачев Г.М., Антони В.И., Курсовое проектирование по электроприводу в сельском хозяйстве: Учебное пособие, - Челябинск: ЧГАУ, 2002-236с.

2. Микроклимат производственных комплексов/ А.М. Зайцев, В.И. Жильцов, А.В. Шавров,. - М.: Агропромиздат, 1986 - 192с.

3. Отраслевые номы освещения сельскохозяйственных предприятий, зданий, сооружений. М.: 1980.

4. Кондратенков Н.И., Антони В.И., Ермолин М.Я. "Электропривод сельскохозяйственных машин": Учебное пособие. Челябинск, 1993. - 178 с. ил.

5. П.И. Савченко, И.А. Гаврилюк, И.Н. Земляной и др. - М.: Колос, 1996. - 224 с.: ил. - (Учебники и учеб. пособия для студентов вузов).

6. "Электропривод сельскохозяйственных машин, агрегатов и поточных линий". - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 1984. - 288 с., ил. - (Учебники и учеб. пособия для высш. с. - х. заведений).

7. Зоологические нормы производственных объектов. Справочник - М.: Агропромиздат, 1986-303с.

8. Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и установок / И.Ф. Кудрявцев, Л.А. Калинин, В.А. Карасенко и др.: Под. ред.

9. Методические указания по расчету электрических нагрузок в сетях 0,38-

10. 110 кВ сельскохозяйственного назначения. - Руководящие материалы по проектированию электроснабжения сельского хозяйства. М.: ноябрь 1981.

11. Будзко И.А., Лещинская Т.Б., Сукманов В.И. Электроснабжение сельского хозяйства. М.: Колос, 2000.

12. Инструкции по выбору установленной мощности подстанций

13. 10/0,4 кВ в сетях сельскохозяйственного назначения. (РУМ). - М.: Сельэнергопроект, 1987. - 126 с.

14. Методические указания по сбору статистических материалов для анализа хозяйственной деятельности сельскохозяйственного предприятия. - М., 1999. - 54 с.

Доклад

На тему: "Электрификация животноводческой фермы КРС на 2700 голов ЗАО АФ "Луговская" Тюменского района Тюменской области с разработкой горячего и холодного водоснабжения".

Уважаемый председатель Государственной аттестационной комиссии, уважаемые члены комиссии мною представлена квалификационная работа на выше указанную тему.

Развитие сельскохозяйственной промышленности базируется на современных технологиях, широко использующих электрическую энергию. В связи с этим возросли требования, к качеству электрической энергии, к ее экономному и рациональному расходованию. Электрификация, то есть производство, распределение и применение электроэнергии - основа устойчивого функционирования и развития всех отраслей промышленности и сельского хозяйства страны и комфортного быта населения. На базе электроэнергетике стали развиваться промышленность сельского хозяйства.

ЗАО АФ "Луговская" в современных границах организовано 28 января 1987 года в связи с ликвидацией совхоза "Новоторманский". Расположено в 20 км. от центральной части Тюменского района на северо-востоке от районного и областного центров г. Тюмени. (указкой водим по генплану лист №1)

Хозяйство размещено в ІІІ агроклиматическом районе, который характеризуется следующими данными: район теплый, умеренно увлажненный. Среднесуточная температура воздуха в период с температурой выше +10 колеблется в пределах. Средняя температура самого теплого месяца года (июль) равна +20, самого холодного (январь) - 18. Устойчивый снежный покров образуется 5-11 ноября.

Рельеф территории хозяйства представляет собой приподнятую равнину, рассеченную значительным количеством балок. Поросших лесом и кустарником, имеется большое количество блюдцеобразных западин, которые значительно затрудняют механизацию в растениеводстве. В северной части землепользование равнина круто обрывается и переходит в надпойменную террасу реки Тура.

Продукция, производимая в хозяйстве, реализуется и в магазинах города Тюмени.

ЗАО АФ "Луговская" имеет молочно-мясное направление. В структуре молочная продукция составляет основную прибыль хозяйства. (переходим к листу№2. где указана структуры: земель поголовья скота энерговооружённость и т.д.)

2002 2003 2004

Общая (структура земельная площадь хозяйства 11639га, в т. ч.6505га сельскохозяйственных угодий, из них 3673га полей, 2057га сенокосов и 781га пастбищ. Распаханость сельскохозяйственных угодий довольно высока 57%. На начало 2005 гада имеется 2649 голов крупно рогатого скота, в т. ч.1021 коров, что составляет в структуре стада 39% и 115 голов лошадей.

В структуре посевных площадей зерновые занимают 1200га или 39%, кормовые 65,5%.

Урожайность зерновых 18ц/га. Материальное обеспечение осуществляется через ЗАО Тюменьагромаш и Ч.П. и др. поставщиков, Ремонт комбайнов, тракторов, автомашин и сельскохозяйственной техники производится в своем хозяйстве.

Стоимость товарной продукции в 2004г. (указкой водить по листу).

Увеличилась на 24,3% по сравнению с 2003г., а в сравнение с 2002г. на 24,1%. Земельная площадь в хозяйстве осталась неизменной. Стоимость основных производственных фондов. (указкой водить по листу) увеличилась за все три анализируемых года. В хозяйстве наблюдается снижение численности работников. (указкой водить по листу).

2002 2003 2004

И увеличение энергетических мощностей. В целом предприятие работает стабильно, т.к. увеличивается стоимость товарной продукции и основных производственных фондов. (указкой водить по листу). Условное поголовье скота находится почти на уровне.

Наибольший удельный вес в структуре товарной продукции за все 3

года занимает реализация молока. Товарная продукция крупно рогатого скота занимает вторую позицию в удельном весе. Продукция собственного производства, реализуемая в переработанном виде, занимает наибольший удельный вес 77,6%. (указкой водить по листу).

молоко по факту

Данное предприятие специализируется на продукции животноводства, т.к молоко и мясо К.Р.С. доминируют в структуре товарной продукции. (указкой водить по листу). Имеется собственный цех переработки молока. Молочная продукция реализуется в торговую сеть г. Тюмень.

Наибольший удельный вес в структуре работников за все три года занимают постоянные рабочие. Сезонные рабочие 2004 и 2002 году в удельном весе по категориям занимают 34 и 32% соответственно, уступая лишь постоянным рабочим, численность временных рабочих 91 человек. Служащие, куда входят руководители, и специалисты занимают относительно небольшой удельный вес 12,8%. На предприятии идет уменьшение количества работников с каждым годом, однако производство молока и процент крупно рогатого скота ежегодно растет. В агрофирме на весенне-полевые и уборочные работы привлекаются сезонные рабочие.

Труд это целесообразное деятельность человека направленное на видоизменение и приспособления предметов для удовлетворения своих потребностей. Основные показатели трудовых ресурсов это коэффициент трудообеспеченности, использование годового фонда рабочего времени, среднесписочная численность работников, среднегодовая численность работников.

Трудообеспеченность в 2002 и 2004 году составила 68%, а в 2003 году 63%. Численность временных колхозных работников не снижается.100% использования фонда рабочего времени наблюдается в 2004 году, по составленным годам коэффициент перешагнул 100% барьер. Нормативный фонд рабочего времени был перерасходован в 2004 году. В 2003 и 2004гг, часам наблюдается перерасход вследствие сверхурочной работы.

Производительность труда это способность конкретного труда человека производить определенное количество потребительских стоимостей в единицу времени. Учет совокупных затрат труда в рабочем времени является основой для определения стоимости сельхоз продукции.

Наибольшая стоимость валовой продукции наблюдается в 2004 году и составляет 2711 тысяч рублей. В хозяйстве идет снижение затрат труда на производство зерна и мяса, молока. Для дальнейшего уменьшения показателя трудоемкости нужно проводить автоматизацию и механизацию технологических процессов. В целом производительность труда в 2004 году увеличивается по отношению к 2002 году на 3,4%. Для увеличения производительности труда нужно: повышать интенсивность использования основных фондов, углублять специализацию и усилить концентрацию производства, внедрять ресурсосберегающие и прогрессивные технологии, улучшать организацию труда и повышать его интенсивность. Оплата труда за 1 час ежегодно возрастает на 21,3%.

В хозяйстве идет увеличение показателя энергообеспеченности на 2%, увеличение энерговооруженности объясняется снижением количества работников. Наибольшая фондоотдача наблюдается в 2002 году. Наибольшая рентабельность вышла в 2004 году и составила 4,2% наименьшая, была в 2002 году и составила всего 0,07%. Оснащенность предприятия энергетическими мощностями увеличивается. В целом по хозяйству основные производственные фонды используются эффективно, т.к. их стоимость увеличивается с каждым годом.

От того, как будет реализована продукция, зависит нормальное функционирование производства. При производстве продукции нужно стремиться к уменьшению материальных затрат чтобы в итоге себестоимость продукции была ниже ее рыночной стоимости. Основными показателями при реализации являются прибыль и уровень рентабельности.

Прибыль это выручка от реализованной продукции без затрат на ее производство выраженная в денежной форме.

Уровень рентабельности это процентное отношение прибыли к выручке полученной при реализации определенного вида продукции.

Предприятие выгодно реализовало продукцию зерна и молока, прибыль соответственно составила 48 и 7821 тысяч рублей, а продукция мяса была продана со значительно меньшей стоимостью, чем ее себестоимость и убыток составил 6444 тысяч рублей. Прибыль вышла больше плана от реализации молочной продукции, убыток сократился от реализации мяса по сравнению с планом на 48,0 тысяч рублей. Для того, чтобы производство было более рентабельным нужно снижать себестоимость продукции и искать более выгодные рынки сбыта. В целом хозяйство сработало рентабельно, прибыль от реализации составила 1453 тысяч рублей.

Реконструкция электротехнической части фермы КРС на 200 голов

Проект электрокотельной ИГТУ

Электрооборудование свинарника на 1200 голов СПК "Холопеничи"

Совершенствование электрификации МТФУХ "Кокино"

Проект электротехнической части газовой котельной ОАО "Приозерное" Ялуторовского района Тюменской области с разработкой схемы автоматического управления осветительной установки

Электрооборудование свинарника-откормочника на 600 голов СТФ СПК "Первое Мая" Осиповичского района Могилевской области с разработкой схемы управления и защиты электропривода кормораздачи

Электроснабжение агломерационной фабрики металлургического комбината

Технологический процесс балансировки

Синхронные машины. Машины постоянного тока

Реконструкция подстанции "Гежская" 110/6 кВ

Проект новой подстанции для обеспечения электроэнергией нефтеперерабатывающего завода